擬南芥FHY3不同結(jié)構(gòu)域在調(diào)節(jié)光敏色素A信號傳導(dǎo)中的功能研究.pdf

1、高等植物在不斷地進化過程中形成了一個光感受器的網(wǎng)絡(luò)，從而可以感知光環(huán)境的變化，不斷適應(yīng)環(huán)境，促進自身的生長發(fā)育。在這些光感受器中，光敏色素(phy)是迄今為止研究最為清楚的一類光感受器，它以兩種不同的形式存在，即紅光吸收型(Pr)和遠(yuǎn)紅光吸收型(Pfr)。在擬南芥(Arabidopsis thaliana)中，存在五種光敏色素編碼基因(PHY)，即PHYA-PHYE。phyA是高等植物中調(diào)控遠(yuǎn)紅光誘導(dǎo)反應(yīng)的主要光接受體。隨著分子生物學(xué)、

2、遺傳學(xué)等研究技術(shù)的不斷發(fā)展，對模式植物擬南芥的大量研究，建立了phyA信號傳導(dǎo)的框架。在黑暗中phyA以非活性的Pr形式位于細(xì)胞質(zhì)中，用適當(dāng)波長的光照射后，就轉(zhuǎn)化成活性狀態(tài)的Pfr轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)調(diào)控基因的表達。 FAR-RED ELONGATED HYPOCOTYLS3(FHY3)和FAR-RED-IMPAIREDRESPONSE1(FAR1)是phyA信號途徑中的調(diào)控因子，能夠直接結(jié)合到FAR-REDELONGATED HY

3、POCOTYL1(FHY1)和FHY1-like(FHL)的啟動子上，激活它們的表達，而FHY1和FHL的蛋白產(chǎn)物，在phyA的進核途徑中起著重要的作用。FHY3和FAR1與Mutator類轉(zhuǎn)座酶具有大量的序列相似性，并且擁有相似的結(jié)構(gòu)域，包括氮末端的C2H2型鋅指結(jié)構(gòu)域、核心轉(zhuǎn)座酶結(jié)構(gòu)域以及碳末端的SWIM模體。為進一步明確FHY3和FAR1在phyA信號傳導(dǎo)途徑中的作用，本論文對FHY3和FAR1之間部分重疊功能的分子機理以及FHY

4、3不同結(jié)構(gòu)域的具體功能進行探討，取得如下結(jié)果： 1.采用FHY3和FAR1啟動子轉(zhuǎn)換的手段，構(gòu)建出FHY3p::FHY3/fhy3-4、FAR1p::FAR1/far1-2、FAR1p::FHY3/far1-2、FAR1p::FHY3/fhy3-4、FHY3p::FAR1/far1-2和FHY3p::FAR1/fhy3-4轉(zhuǎn)基因植株，通過對表型特征的分析，研究發(fā)現(xiàn)這對同源基因的啟動子活性和蛋白功能的差異性是兩者之間具有部分重疊功

5、能所必須的。 2.采用點突變的手段研究闡明了FHY3不同結(jié)構(gòu)域在phyA信號傳導(dǎo)途徑中發(fā)揮著十分重要的作用，具體如下： (1)通過酵母單雜交和電泳遷移率檢測(EMSA)實驗，并結(jié)合轉(zhuǎn)基因植株的表型、生理特征以及FHY1/FHL表達水平的分析，證實了氮末端C2H2型鋅指結(jié)構(gòu)域?qū)τ贔HY3在植物中發(fā)揮DNA結(jié)合功能有著至關(guān)重要的作用。 (2)通過酵母單雜交和擬南芥原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化實驗，并結(jié)合轉(zhuǎn)基因植株的表型、生理特征以及

6、FHY1/FHL表達水平的分析，證實了核心轉(zhuǎn)座酶結(jié)構(gòu)域和碳末端的SWIM模體對于FHY3在植物體內(nèi)發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活活性和生物學(xué)功能至關(guān)重要。 (3)通過酵母雙單雜交實驗研究闡明了FHY3的核心轉(zhuǎn)座酶結(jié)構(gòu)域和碳末端的SWIM模體在蛋白質(zhì)相互作用中必不可少，包括自身同源二聚體以及與FAR1異源二聚體的形成，而且FHY3二聚體的形成能力與其在細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控活性密切相關(guān)。 (4)通過共聚焦顯微鏡(Confocal)檢測轉(zhuǎn)基因植株中