拟南芥泛素连接酶ROBIN1在BR信号通路中的功能与机制研究

Brassinosteroids (BRs) play important roles in many developmental and physiological processes The binding of BR to membrane receptor BRI1 activated downstream signal transduction and nuclear gene expression. In particular, BR signal pathways mediated by protein phosphorylation and dephosphorylation have been well studied. Recently, protein modification by ubiquitination has been reported that regulate BR signal pathway, an F-box E3 ligase and a RING domain E3 ligase were identified. Here, we have screened a suppressor of bin2-sf, named robin1, and the gene encodes a HECT-type E3 ligase ROBIN1. Phenotype and genetic analysis indicated ROBIN1 participate in BR signal pathway. Therefore, we hypothesize that ROBIN1 may ubiquitinate and degrade a BR signal component. In this research, we will apply genetic, molecular biology, biochemical approaches to explore the function of ROBIN1 and the degradation of ROBIN1 substrate in BR signal pathway to disclosure the mechanism by which how BR regulating plant growth and development. Our study will also provide significant insight into the mechenisms of protein degration in BR signal pathway by different E3 ligases.

植物激素油菜素内酯(BR)在植物生长发育的许多阶段起重要作用。BR与细胞膜受体BRI1结合后激活下游信号，启动核内基因表达。特别是由蛋白质磷酸化和去磷酸化介导的BR信号传导途径已被深入研究。近年来发现蛋白质的泛素化修饰同样在BR信号传导中起重要作用，参与该过程的F-box和RING结构域E3泛素连接酶相继被报道。在本项目中，我们前期筛选到一个bin2-sf的抑制子突变体robin1，突变基因编码一个HECT类型E3泛素连接酶，突变体遗传与生化分析均显示ROBIN1参与了BR信号的转导过程。推测ROBIN1可能通过泛素化降解BR信号通路中的某个组分从而影响BR信号的传递。因此，我们将采用遗传学、分子生物学和生物化学的方法，系统研究ROBIN1的蛋白功能以及ROBIN1泛素化降解底物在BR信号通路中的作用，为深入研究不同类型E3泛素连接酶介导的蛋白降解在BR调节植物生长发育中的作用提供参考。

油菜素内酯(BR)在植物生长发育过程中起重要作用，近年来由泛素化参与调控的BR信号转导途径被发现并被深入研究。在本项目中，我们对前期筛选到一个bin2-sf的抑制子突变体robin1进行鉴定，发现了ROBIN1编码一个HECT类型E3泛素连接酶。采用遗传学、分子生物学和生物化学的方法，系统研究ROBIN1的蛋白功能以及ROBIN1泛素化降解底物在BR信号通路中的作用，得到的主要结果如下：(1) ROBIN1是BR信号转导途径中重要的负调控因子；(2) ROBIN1是一个细胞核和细胞质双定位的蛋白，具有不同的生理生化功能 ；(3) 定位于细胞质中的ROBIN1与BR受体BRI1互作，并通过泛素化途径将BRI1降解，从而影响BR信号转导。在完成既定任务的基础上，对研究内容进行了拓展和延伸，发现了ROBIN1的亚细胞定位和调控方式依赖于其编码mRNA不同的剪切形式。本研究为阐明HECT类型E3泛素连接酶介导蛋白降解在BR调节植物生长发育中的作用提供了重要参考。在本项目的资助下，培养毕业了4名硕士研究生和1名博士研究生，出站博士后1人，发表SCI收录论文4篇。