福建农林王琴课题组揭示植物蓝光受体CRY2响应不同光照的分子机学术资讯

近日，Nature Communications在线发表了福建农林大学王琴课题组与美国加尼福利亚大学洛杉矶分校林辰涛课题组合作题为“Regulation of Arabidopsis photoreceptor CRY2 bytwo distinct E3 ubiquitin ligases”的研究论文。该论文揭示两个E3连接酶：Cul4-COP1 /SPAs和Cul3 LRBs E3连接酶通过与CRY2相互作用，以调节CRY2蛋白在不同光照条件下的丰度，从而促进自然生长植物的最佳光响应。

光受体是光调控植物生长发育过程中的重要媒介，在整个生长周期中均起到关键作用。隐花色素(Cryptochromes，CRYs)作为蓝光受体参与调控光形态建成如下胚轴伸长的抑制、开花起始、生物节律等重要发育过程。CRYs有两个结构域，包括N端的PHR结构域和C端的CCE结构域。隐花色素CRY2是植物蓝光受体之一，在植物生长发育与开花调控等方面发挥着重要作用；其信号转导机制已在植物中被广泛报道。CRY2通常受多泛素化和蛋白水解作用调节。多种E3泛素连接酶可调节动物模型中的CRY，而先前的遗传学研究也表明存在多种针对植物CRY的E3泛素连接酶。但是，到目前为止，仅报道了一种针对植物CRY的E3连接酶Cul4-COP1/SPA, 是否还有其他的E3泛素连接酶还不清楚。

本研究中发现了Cul3-LRB是拟南芥中CRY2的第二个E3连接酶，并证明了在蓝光调节的下胚轴伸长中，LRBs具有蓝光特异性和CRY依赖性活性。

进一步研究表明LRB在CRY2的CCE域中与光激发和磷酸化的CRY2发生物理相互作用，以促进多泛素化和CRY2对蓝光的降解。因此，该研究表明除了Cul4 COP1/SPAs外，E3泛素连接酶Cul3 LRBs对于蓝光调节和CRY2的功能也是必需的。Cul3 LRB似乎能够针对光激发和磷酸化的CRY2进行快速泛素化和降解，而Cul4 COP1/SPA在长时间的光照下植物中CRY2的持续泛素化和降解是负责的。响应不同的光照条件，对CRY2转化的差异调节似乎是自然生长植物最佳光反应的必要条件。