北大邓兴旺PNAS发表新研究成果

　　

生物通报道  来自北京大学、中国农业大学的研究人员证实，拟南芥B-box蛋白BBX21可直接激活HY5，COP1靶向BBX21促成了26S蛋白酶体介导的BBX21降解。这些研究结果发布在6月20日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

北京大学生命科学学院的邓兴旺（Xing Wang Deng）教授是这篇论文的通讯作者。邓兴旺教授是世界著名的生物学家，其长期从事植物分子遗传及生理学方面的研究，多次在Cell、Science、Nature等世界权威刊物上发表很有影响的学术文章。2013年当选为美国科学院院士。

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BBX蛋白是锌指结构蛋白家族的一个亚家族，广泛存在于多细胞生物和一些单细胞生物中，通过蛋白运输、泛素化介导以及转录调控等作用，参与细胞的生命活动。该类蛋白最主要的特征是在其结构的N末端包含1个或2个B-box结构域，有的还在C末端含有一个CCT结构域。动物中BBX蛋白的研究开展较早，但植物中关于该类蛋白功能的揭示刚刚开始。近年来的研究表明，植物中含B-box的蛋白也在其生长、发育中发挥重要的作用。它们能够介导蛋白互作和基因表达调控，参与光形态建成、花发育及对逆境的响应等过程。以往的研究确定了BBX21是光信号的一个正调控因子，但目前尚不清楚BBX21在调控幼苗光形态建成中所起的确切作用。

在各种各样的光环境下，拟南芥进化完善了一套感知并传递光信息的信号转导系统。在光形态建成中COP1具有 E3泛素连接酶活性，可引起多个光形态建成促进因子的降解，从而抑制这一发育过程。

2011年，上海交通大学的研究人员证实在黑暗中COP1可使得HY5失稳定抑制光形态建成。在光照射下，累积的HY5了调控大量基因表达促进光形态建成。因此COP1-HY5是光控制幼苗发育的一个调控枢纽。研究论文发表在在生物学国际权威期刊Genes & Development上（上海交大****植物蓝光受体研究新进展 ）。

2012年，邓兴旺课题组证实转录因子FHY3和HY5能直接结合在COP1启动子的不同调控元件上，促进受到UVB光形态信号调控的COP1基因诱导表达，而且是必需元素。这一研究发现发布在植物学领域顶级刊物The Plant Cell杂志上（邓兴旺2012年权威杂志解析信号应答 ）。

2015年12月，邓兴旺领导研究人员在PLOS Genetics杂志上发表文章，称通过正向遗传筛查确定了CSU2是新的COP1抑制因子（北大邓兴旺PLOS发表研究新成果 ）。

在这篇最新的PNAS文章中，研究人员报告称发现在体内COP1与BBX21发生了互作，在体外COP1能够泛素化BBX21。因此，在黑暗培育的拟南芥幼苗中COP1靶向BBX21促成了26s蛋白酶体介导的降解。此外，他们证实在光线下BBX21结合了HY5启动子的T/G-box，直接激活了HY5表达。在光线下过表达BBX21的转基因幼苗显示胚轴显著缩短，这一表型依赖于功能性的HY5。

这些研究数据揭示出了BBX21介导幼苗光形态建成的分子基础，表明了BBX21是参与COP1-HY5调控枢纽的一个至关重要的组件。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

BBX21, an Arabidopsis B-box protein, directly activates HY5 and is targeted by COP1 for 26S proteasome-mediated degradation

BBX21 (also known as SALT TOLERANCE HOMOLOG 2), a B-box (BBX)-containing protein, has been previously identified as a positive regulator of light signaling; however, the precise role of BBX21 in regulating seedling photomorphogenesis remains largely unclear. In this study, we report that CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1) interacts with BBX21 in vivo and is able to ubiquitinate BBX21 in vitro. Thus, BBX21 is targeted for 26S proteasome-mediated degradation in dark-grown Arabidopsis seedlings in a COP1-dependent manner. Moreover, we show that BBX21 binds to the T/G-box in the ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5) promoter and directly activates HY5 expression in the light. Transgenic seedlings overexpressing BBX21 exhibit dramatically shortened hypocotyls in the light, and this phenotype is dependent on a functional HY5. Taken together, our data suggest a molecular base underlying BBX21-mediated seedling photomorphogenesis, indicating that BBX21 is a pivotal component involved in the COP1-HY5 regulatory hub.

作者简介：

邓兴旺教授

世界著名的生物学家，现任北京大学长江特聘教授，美国耶鲁大学分子、细胞和发育生物学系终身教授。邓兴旺教授长期从事植物分子遗传及生理学方面的研究。1995年，因他在调控植物光形态建成的有关基因的研究中所取得的杰出成绩，荣获美国总统青年教师奖。2003年，他获得世界植物分子生物学领域最重要的Kuhmo奖。他曾多次在《细胞》、《科学》、《自然》等世界权威刊物上发表很有影响的学术文章。他领导的实验室所取得的成果处于世界领先水平，其研究成果成为了行业标准。2013年4月30日当选美国科学院新科院士。