利用蛋白质组学解析油菜素内酯信号传导的分子机理

【摘要】：油菜素内酯(brassinosteroids,简称BR)是主要的植物生长调节激素之一,参与调节了细胞的伸长和分化等许多植物生长发育过程。为了解析BR信号传导的分子机理,我们利用2D-DIGE的蛋白质组学方法找到了一批BR调节的质膜蛋白,这些蛋白包括和信号传导有关的蛋白激酶BAK1和BSK,以及蛋白磷酸酶PP2A。BSK蛋白包含一个N末端的蛋白激酶域和一个C末端与蛋白质相互作用有关的TPR结构域,能够介导BR信号从质膜往胞质的传递。我们的研究表明,当BR信号通路没有被激活的时候,BSK的TPR结构域能够和自身的激酶域结合,抑制BSK蛋白传递BR信号。而当胞外BR浓度升高时,质膜上BR受体BRI1被激活,磷酸化BSK的激酶域,通过抑制TPR结构域和激酶域结合来促进激酶域和下游信号组份BSU1的相互作用,激活BR信号通路。我们还发现蛋白磷酸酶PP2A能够通过将受体BRI1去磷酸化关闭BR信号途径。由于PP2A还能将BR信号传导途径中的BZR1家族转录因子去磷酸化从而正向调节BR信号途径。进一步的研究表明PP2A在BR信号传导途径中的双向调节作用可能由PP2A的亚细胞定位决定:胞质定位的PP2A主要通过将BRI1去磷酸化使BR信号失活,而核定位的PP2A则能通过将BZR1家族转录因子去磷酸化激活BR信号通路。因此,通过2D-DIGE的蛋白质组学方法,我们找到了两个BR信号传导通路的新组份,证明了蛋白质组学是一种非常好的,可以用于发掘植物信号传导新组份和新机制的研究方法。