拟南芥隐花色素Cryptochrome 1起始蓝光信号传导的机理研究

拟南芥蓝光受体隐花色素cryptochrome 1(CRY1)通过与信号蛋白互作调控下游基因表达和植物发育。COP1是负责降解HY5、HFR1和GATA2等转录因子的多功能E3泛素连接酶。目前已知CRY1传递信号的基本途径是通过与COP1互作在蓝光下抑制COP1对下游底物的降解活性，并最终导致光形态建成。但蓝光依赖的与CRY1互作的蛋白还没有被报道，CRY1如何响应蓝光并抑制COP1活性等重要科学问题尚未清楚。SPA1是已知与COP1互作并促进其活性的蛋白。我们最近的研究发现SPA1在蓝光下特异的与CRY1相互作用，该发现为揭示CRY1起始传递蓝光信号的分子机制提供了重要线索。在此发现的基础之上，本项目拟通过对CRY1、SPA1、COP1以及COP1的下游底物HY5等多个蛋白之间的互作关系进行深入研究，进一步阐明拟南芥隐花色素CRY1响应蓝光并起始信号传递的分子机制。

光是影响植物生长发育最重要的环境因素。光不仅为光合作用提供能量，而且光的周期、强度、组成和方向都能被植物中的光受体接收和识别并作为信号进行转导影响植物生长发育。隐花色素（CRY）是最早在模式植物拟南芥中被发现的蓝光受体。过去的研究发现，CRY1通过在蓝光下抑制COP1蛋白的活性调控下游基因表达，但其接受蓝光后的起始作用机制尚不清楚。本研究通过蛋白互作发现CRY1在蓝光下特异与SPA1蛋白互作。SPA1已知与COP1在黑暗中结合形成具有蛋白酶活性的复合体，负责降解HY5等与光形态建成有关的转录因子。我们通过生化、分子、遗传学等方法证实CRY1被蓝光激活后首先与SPA1蛋白互作，进一步抑制COP1-SPA1复合体的形成，从而保护HY5等转录因子免于降解而启动光形态建成。该研究阐明了隐花素CRY响应蓝光并起始信号转导的分子机制，对充分揭示蓝光信号转导的通路具有重要的科学意义。