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在模式植物拟南芥中,蓝光受体隐花色素CRYPTOCHROME(简称CRY,包括CRY1和CRY2)不仅在光形态建成中具有正调控作用,而且在长日照条件下促进开花。本研究以前的工作表明,CRY调控光反应的信号转导机理涉及与E3泛素连接酶COP1直接的蛋白质相互作用。在长日照条件下,一个关键的促进开花的转录激活因子CONSTANS(CO)蛋白在叶片中启动成花素(Florigen)编码基因FLOWERING LOCUS T(FT)的转录,然后FT蛋白被运输到顶端分生组织诱导开花。CO蛋白在黑暗中会发生依赖于26S蛋白酶复合体途径的降解,而CRY介导的蓝光信号却可以使它稳定,但其中的调控机理却不清楚。
本研究首先通过遗传分析发现,在开花时间调控的遗传关系中,COP1位于CRY的遗传上位,CO位于COP1和CRY的遗传上位;然后通过酵母双杂交系统、蛋白质的体外结合实验、植物细胞体内蛋白质的共定位分析,以及荧光共振能量转移检测系统(FRET)等手段,发现COP1与CO发生直接的蛋白相互作用;进一步通过体外泛素化分析和体内CO蛋白稳定性分析发现,COP1导致CO发生特异的泛素化,并促使CO蛋白发生降解。
以上实验结果表明,COP1是一个关键的开花时间的负调因子,介导CO蛋白在短日照条件下的暗期发生泛素化和降解;在长日照条件下,CRY介导的信号则可能通过负调控COP1的E3连接酶活性,抑制了COP1对CO的泛素化和降解作用,于是在暗期到来之前CO蛋白能够积累并启动FT的转录,从而诱导开花。