EAR转录抑制子结构及功能的研究

EAR基序作为主动抑制子的抑制结构域存在于ERF,C2H2和AUX/IAA等转录因子家族成员。EAR基序具有非常保守的氨基酸序列,即L/FDLNL/F(x)P和LxLxL。含有EAR基序的转录因子通过负调控生长发育和非生物胁迫及生物胁迫应答相关基因的表达,从而使植物在不同环境下保持正常的生理状态。综述了EAR主动抑制子在进化上的意义、分类、作用机理以及相关基因的研究进展,并结合本实验室的研究对EAR抑制子的研究趋势及应用前景予以展望。

植物转录抑制子的结构特征及其作用机理

转录因子依转录调控能力可分为激活子和抑制子。植物转录抑制蛋白的分类依据很多,从作用方式上可分为主动抑制子和被动抑制子两大类;根据与DNA结合的方式则可分为锌指类、MYB类、AP2/EREBP类、bHLH类和bZIP类等。植物主动抑制子通过其含有的抑制域对转录直接起抑制作用。抑制域又可分很多类,但多数为含有类似EAR基序的保守性基序,其上具有几个保守性亮氨酸残基。植物转录抑制子主要通过对激活子或基本转录复合物产生作用及改变染色体结构3种方式来抑制目标基因的转录。有关植物转录抑制子的研究虽很欠缺,但以拟南芥SUPERMAN等抑制子的EAR基序为代表的研究表明,抑制域是阐明植物转录抑制子功能和下游基因表达调控机理的核心对象,而融合抑制子沉默技术(CRES-T)也为人为调控基因沉默带来了新的技术手段。

拟南芥转录因子MYB73与TPRs蛋白的互作研究

转录因子MYB73在拟南芥抵抗生物和非生物胁迫过程中发挥重要作用,但其作用的分子机制尚待探究。本研究利用酵母双杂交(Yeast two-hybrid,Y2H)技术,对拟南芥MYB73与TPRs(TOPLESS-related proteins)蛋白之间的互作关系进行研究,结果发现,共转化MYB73与TPR3、TPR4组合(BD-MYB73+AD-TPR3、AD-MYB73+BD-TPR3、BD-MYB73+AD-TPR4、AD-MYB73+BD-TPR4)的酵母能够在三缺(SD/-L/-T/-H)和四缺(SD/-L/-T/-H/-A)培养基上生长,而共转化MYB73与TPR1、TPR2组合的酵母以及阴性对照组均不能在三缺、四缺培养基上正常生长,表明MYB73与TPR3、TPR4蛋白互作,与TPR1、TPR2不互作;与阳性对照相比,共转化EAR(Ethylene-responsive element binding factor-associated amphiphilic repression)基序突变的MYB73-m1(L197V)、MYB73-m2(L201V)与TPR3、TPR4组合(AD-MYB73-m1+BD-TPR3、ADMYB73-m2+BD-TPR3、AD-MYB73-m1+BD-TPR4、AD-MYB73-m2+BD-TPR4)的酵母不能在三缺和四缺培养基上生长,表明MYB73通过EAR基序与TPRs蛋白互作。

转录因子ZmMYB153与TPL/TPRs蛋白的互作研究

转录因子MYB44通过EAR基序与TPL/TPRs蛋白直接互作,参与植物抵抗生物和非生物胁迫过程,其同源蛋白ZmMYB153的功能和调控机制尚未明确。本研究利用酵母双杂交(Yeast two-hybrid,Y2H)技术,对ZmMYB153与TPL/TPRs(TOPLESS/TOPLESS-related proteins)蛋白之间的互作关系进行研究,结果发现,共同转化ZmMYB153与TPR2组合(AD-ZmMYB153+BD-TPR2、BD-ZmMYB153+AD-TPR2)的酵母菌落在-Leu/-Trp、-Leu/-Trp/-His和-Leu/-Trp/-His+3-AT培养基上均能正常生长;而其他组合以及阴性对照组合的酵母菌落均不能在-Leu/-Trp/-His+3-AT培养基上正常生长,表明ZmMYB153与TPR2蛋白在酵母细胞中能够直接互作;与阳性对照相比,共转化EAR基序突变的ZmMYB153-mEAR与TPR2组合(AD-ZmMYB153-mEAR+BD-TPR2、BD-ZmMYB153-mEAR+AD-TPR2)的酵母不能在-Leu/-Trp/-His+3-AT培养基上生长,表明EAR基序是ZmMYB153与TPR2蛋白在酵母中互作的关键位点。研究结果为阐明ZmMYB153在玉米生长发育和抵抗生物/非生物胁迫中的功能及其调控机制奠定了基础。