研究發現泛素修飾調控植物類黃酮合成的分子機制

類黃酮是植物界廣泛存在的次生代謝產物，具有包括使植物器官和組織著色、吸引昆蟲傳粉、抵禦紫外線傷害等一系列重要的生物學功能。近年來，類黃酮的藥用價值和保健功能備受關注。科學家對植物中的類黃酮合成途徑在轉錄水平上的調控研究較為深入，但轉錄後、翻譯及翻譯後的修飾機制相關研究較少。在真核細胞中，目標蛋白的周轉主要由泛素/26S蛋白酶體系統途徑完成，這也是植物蛋白質翻譯後修飾的主要調控機制。已有研究表明，E3泛素連接酶是調節蛋白質泛素化和降解的關鍵因子，種類最多、結構最為複雜，但由於對E3泛素連接酶組分的鑒定仍較為困難，因此對它在類黃酮合成中的作用仍不清楚。

中國科學院植物研究所王亮生研究組以牡丹和芍藥遠緣雜交品種「和諧」為材料，利用轉錄組、蛋白質組及泛素化組學數據，對植物中類黃酮合成的調控機制進行研究。研究人員發現，查爾酮合成酶（PhCHS）存在12個賴氨酸泛素化位點，PhCHS蛋白含量在花瓣發育後期通過26S蛋白酶體途徑發生降解，呈現降低趨勢。研究人員進一步篩選到與PhCHS互作的E3泛素連接酶蛋白PhRING-H2，該蛋白包含鋅指結構，與擬南芥中發現的參與AtCHS泛素化修飾的E3泛素連接酶不同；PhCHS可與PhRING-H2互作並被泛素標記，受26S蛋白酶體介導降解；通過體內瞬時過量或者沉默PhRING-H2基因，可以調控PhCHS的泛素化水平。

該研究分離鑒定出一種可以與PhCHS互作並調節其含量變化的蛋白PhRING-H2，證明了PhRING-H2介導的PhCHS泛素化降解是芍藥屬植物類黃酮合成途徑中的一個重要的翻譯後修飾機制，為調控植物中類黃酮合成提供了新的理論依據。

該研究成果於7月15日發表在國際學術期刊Journal of Experimental Botany上。該研究得到了國家自然科學基金面上項目的資助。

「和諧」花瓣中的PhCHS表達變化、泛素化修飾位點及降解

來源：中國科學院植物研究所

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