泛素蛋白修饰在植物发育及植物与环境相互作用中的调控机制

真核生物蛋白翻译后加工修饰是细胞分裂、分化、个体发育、衰老及死亡等的重要调控机制。泛素蛋白修饰系统在这类调控中起着关键作用，近几年来该领域的研究得到迅猛的发展。虽然泛素/蛋白酶体途径的研究源于酵母和动物，但近几年来由于模式植物拟南芥基因组测序和突变体的分析促进了植物该领域的研究。我们将在前一个重点项目建立的良好研究基础上，利用拟南芥和水稻这两种模式植物，着重于研究E2家族成员的共性及特异性功能；探索植物底物泛素化位点鉴定的方法和泛素连接酶（E3）分离底物（或底物分离泛素连接酶）的方法；SDIR1的复合体调控途径及其它新重RING finger和U-box家族的功能；分离和鉴定拟南芥中ERAD复合体，阐明植物ERAD与其他胁迫之间的关系和分子机制。为全面阐明泛素蛋白介导的蛋白调控途径与植物生长发育、信号传导的关系奠定基础，且为该领域同行提供综合信息及研究平台。

该项目严格按照研究计划要点并结合该领域国际相关研究的快速发展顺利完成和超额完成。在原计划的E2,E3功能和ERAD机制方面获原创性成果并建立了泛素蛋白修饰研究的新方法，为研究同行提供一个全面的泛素蛋白修饰研究系统的平台。预计发表3-5篇SCI论文，到目前为止共发表21篇论文（其中合作11篇）和参与写书章节3章。培养硕士研究生1名，博士研究生5名和博士后3名。在E3功能及与底物的作用机制方面：克隆和分析了水稻中AtSDIR1的同源基因OsSDIR1的功能，转基因水稻叶片上的气孔大部分处于关闭状态，减少了水份散失，从而使转基因水稻得以在干旱逆境下存活（Gao et al., Plant Molecular Biology 2011）；6．鉴定的U-box类型泛素连接酶AtPUB19在ABA调控的非生物逆境中的功能(Liu et al., Molecular Plant 2011)；水稻RING E3连接酶OsDIS1的负调控水稻干旱胁迫响应过程（Ning et al., Plant Physiology. 2011）；病毒通过泛素化调控寄主在甲基化介导的基因沉默途径中的重要作用，对诠释26S蛋白酶体介导的蛋白降解途径调节通过调控寄主 de novo甲基化介导的基因沉默信号过程具有重要意义（Zhang et al., Plant Cell 2011）。文章发表后得到Faculty of 1000的推荐；ABI4介导ABA与GA的合成进而调控种子休眠及植物发育（部分结果发表在Shu et al., PLoS Genet. 9(6): doi: 10.1371， 2013）。在E2及ERAD复合体的研究中，发现ER相关的蛋白降解元件HRAD3在调控植物耐盐胁迫中功能研究。（Liu et al., Cell Research，2011）。文章发表后得到Faculty of 1000的推荐；泛素蛋白修饰系统中E2组分UBC32在ABA、BR介导的与逆境相关信号传导的分子基础研究（部分结果发表在Cui et al., Plant Cell, 2012）；SDIR1/SDIP1复合物在ABA信号转导中的调控机理（Plant Cell， in press）。另外创建体外泛素化分析系统和我组已建立的活体泛素化分析系统成为植物泛素化研究的有效平台。发表于The Plant Journal上