Plant Cell 背靠背论文揭示调控光形态建成新因子

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2020年8月7日， The Plant Cell 在线背靠背发表了两篇关于COR27和COR28调控光形态建成的研究论文，它们分别是：

1. 中国科学院分子植物科学卓越创新中心刘宏涛研究组题为“COR27 and COR28 are Novel Regulators of the COP1–HY5 Regulatory Hub and Photomorphogenesis in Arabidopsis”的研究论文，本文鉴定了COR27和COR28为调控光形态建成新因子，揭示了光信号通过COR27和COR28精细调控光形态建成新机制。

刘宏涛研究组之前报道蓝光通过调控冷诱导蛋白COR27和COR28的表达量而参与低温响应，平衡植物发育与抗冷，而COR27和 COR28介导蓝光与温度调控生物钟周期，通过影响生物钟周期而平衡植物发育与抗冷（Li et al, The Plant Cell 2016）。

该研究利用酵母双杂交筛选COR27和COR28结合蛋白，获得E3泛素连接酶COP1。COP1是光信号转导中的核心抑制因子，通过调控bZIP类转录因子HY5的蛋白稳定性而负调控光形态建成。COR27和COR28与COP1发生相互作用，而COP1调控它们在黑暗中的蛋白降解。进一步的研究发现COR27和COR28促进拟南芥下胚轴伸长，是光形态建成的负调控因子。COR27和COR28通过结合HY5而调控众多光形态建成下游基因表达。COR27和COR28在黑暗中被COP1降解，光信号通过抑制COP1而促进HY5和COR27的积累，同时COR27与HY5直接结合，抑制其转录活性，在黑暗中微调暗形态建成，在光照下调控光形态建成。这些结果表明，COR27和COR28作为COP1-HY5调控中枢的关键调节因子，与HY5共同调节HY5靶基因的转录，以确保黑暗中正常的暗形态建成和光照下的光形态建成（图1）。

图1 COR27与COR28负调控光形态建成的模式图

2. 来自北京大学邓兴旺课题组题为“COLD-REGULATED GENE 27 Integrates Signals from Light and the Circadian Clock to Promote Hypocotyl Growth in Arabidopsis”的研究论文。该研究表明冷调节基因27（COR27）作为光的光形态发生的抑制因子，通过整合来自光和生物钟的信号，以促进拟南芥下胚轴的生长。

COP1是植物光形态建成的核心抑制因子。COP1作为一种E3泛素连接酶，靶向所个光形态建成促进因子，使其泛素化降解，从而促进暗形态建成的发生。HY5是一种bZIP转录因子，光信号转导的关键正向受体。HY5在黑暗条件下被COP1降解，在光下能够调控3000多个基因的转录表达。因此，COP1-HY5介导的光响应信号途径是植物从暗环境到光环境转变期间的核心调节机制

该研究发现COR27与COP1-SPA1 E3泛素连接酶复合物发生相互作用，并在黑暗中通过26S蛋白酶体系统介导降解COR27。遗传学实验证明，cor27突变体幼苗表现出较短的胚轴，而过表达COR27的转基因植株在光线下显示出伸长的胚轴。此外，研究表明光可诱导COR27蛋白在植物中的积累。另一方面，COR27 还可以与 HY5 相互作用以抑制HY5结合DNA的活性。此外，COR27还能与PIF4启动子区域结合，并以昼夜节律依赖的方式上调PIF4的表达。综上所述，该研究表明冷调节基因27（COR27）作为光的光形态发生的抑制因子，通过整合来自光和生物钟的信号，以促进拟南芥下胚轴的生长。

论文链接：

http://www.plantcell.org/content/early/2020/07/30/tpc.20.00192

http://www.plantcell.org/content/early/2020/08/07/tpc.20.00195

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