外文标题：BAK1 Mediates Light Intensity to Phosphorylate and Activate Catalases to Regulate Plant Growth and Development

中文标题：油菜素内酯共受体BAK1的新功能

文章作者：王晓峰课题组

发表单位：西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室

发表期刊： International Journal of Molecular Sciences

 

文献点击下载

 

研究内容：

2020年2月21日，International Journal of Molecular Sciences 在线发表了西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室王晓峰研究组题为BAK1 Mediates Light Intensity to Phosphorylate and Activate Catalases to Regulate Plant Growth and Development 的研究论文。该研究发现在促进植物生长发育方面，拟南芥BAK1过表达干扰强光功能，能独立于油菜素类固醇（BR）信号途径，强光增强BAK1和过氧化氢酶活性，从而减少过氧化氢（H2O2）的积累。本研究首次揭示了BAK1在拟南芥基因组的高光激活，从而降解过氧化氢酶活性和调节拟南芥植物生长发育中的作用。

研究思路及结果：

通过对免疫沉淀的纯化蛋白BAK1复合体肽段的质谱分析（LC-MS/MS），发现CAT3存在于这一复合体中。酵母杂交（Y2H）和双荧光互补（BiFC）分析证实了BAK1与拟南芥基因组中的所有三种过氧化氢酶（CAT1、CAT2和CAT3）存在互作。激酶分析更进一步确认BAK1可体外磷酸化三种CAT，并质谱（LC-MS/MS）鉴定了CAT被磷酸化的位点。瞬时表达的活体共免疫沉淀也证实了BAK1与CAT的互作。遗传分析表明，CRISPR/Cas9基因编辑敲除CAT1、CAT2和CAT3三个基因可阻断BAK1过表达在强光下产生过低的H2O2而引起的生长停滞表型。

研究结论：

我们根据我们的研究结果提出了一个简化的模型：在转基因拟南芥过表达BAK1，强光可诱导其磷酸化由BAK1基因表达引起的BAK1激酶过度积累，而BAK1基因又相互作用与过氧化氢酶CAT1/2/3并使其磷酸化，从而激活CAT1/2/3。

小编有话说：

综上，活跃的过氧化氢酶在清除过氧化氢中起作用，从而导致高光促进生长和发展。在BAK1自然表达的野生型拟南芥中，高光诱导过氧化氢光激活的BAK1可以适当地控制过氧化氢的积累，从而维持过氧化氢的稳态最终将促进拟南芥植物的生长发育。

该研究也对该研究组建立的 BAK1与BRI1互作模型中提出的异源受体复合体形成和交互磷酸化可以实现信号特异性传导，信号整合、信号分流、信号调制和协同的理论提供了一个新的关键证据。感兴趣的读者可以主动下载阅读。