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茉莉素受体研究

闫健斌  
【摘要】:茉莉素(Jasmonates, JAs)是一类来自于亚麻酸并具有环戊烷酮结构的新型植物激素,对于植物的防御反应和生长发育具有重要的调节和控制作用。CORONATINE INSENSITIVE 1(COI1)蛋白是茉莉素信号转导途径中的关键调控因子,该蛋白的缺失突变能够导致植物丧失所有重要的茉莉素反应。COI1作为一种F-box蛋白,能够与拟南芥的ASK蛋白、CUL1蛋白和Rbx1蛋白结合形成SCF~(COI1)泛素连接酶复合物。SCF~(COI1)复合物能够结合其底物Jasmonate ZIM-domain(JAZ)蛋白,并介导JAZ蛋白经过26S蛋白酶体降解。茉莉素依靠该26S蛋白酶体降解途径,开启一系列下游基因的表达,从而调控植物育性、衰老和成熟等生长发育过程以及植物抵抗逆境、干旱、病虫害和机械伤害等防御反应。然而,迄今为止,茉莉素的受体仍然不清楚。鉴定茉莉素的受体对于深入了解茉莉素调控植物抗性和生长发育的机制,具有重要的科学意义和潜在的应用前景。 在本研究中,我们首先构建了一个高质量的COI1结构模型,然后进行了COI1蛋白与茉莉素分子相互作用的分子模拟;我们的结果显示COI1很可能具有结合茉莉酸异亮氨酸配合物(JA-Ile)及其结构类似物冠菌素(COR)的结构特征。我们进一步采用了多种技术方法,检测COI1是否与JA-Ile/COR直接结合。首先,我们利用固相化茉莉素亲和层析技术发现植物总蛋白中的COI1能够特异性地识别和结合JA-Ile;然后,我们利用表面等离子共振技术研究了纯化的COI1、JAZ1蛋白和茉莉素的相互作用,证明了COI1与JA-Ile/COR结合后才能够与JAZ1蛋白相互作用;最后,我们利用光亲和标记技术证明了COI1直接结合COR。这些研究结果最终证明了COI1是茉莉素的受体,同时,我们还提出了COI1与茉莉素的互作模型:COI1蛋白结构中含有一个表面口袋;JA-Ile主要通过环戊酮环上的酮基、戊烯基侧链和酰胺基上的氧原子三个基团与COI1相互作用,从而将JA-Ile的茉莉素部分锚定在COI1表面口袋的内部。


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