中科院吕东平课题组在细菌中实现了植物泛素化途径的重建

中国科学院遗传与发育生物学研究所、植物基因组学国家重点实验室吕东平研究组在细菌中实现了植物泛素化途径的重建

　　

泛素化是一种重要的真核生物蛋白质翻译后修饰方式，它决定了被修饰蛋白的命运。

泛素化修饰的作用可概括为两点：1.参与蛋白质降解；2.直接影响蛋白质的活性和定位。

泛素激活酶（E1）、泛素结合酶（E2）、泛素连接酶（E3）、去泛素化酶、蛋白酶体共同构成了泛素-蛋白酶体系统（UPS）。在细胞内，UPS能快速降解不正常的蛋白质以及一些瞬时调节蛋白。

细胞通过给需要被降解的蛋白质贴上不同的泛素标签，高特异性地降解蛋白质。

靶蛋白的泛素化涉及3个连续的酶促反应，分别由E1、E2、和E3来催化，最终使泛素共价地结合到了底物蛋白上。整个泛素化途径至少需要五个蛋白的参与：泛素单体、E1、E2、E3和底物蛋白。

为了研究植物的泛素化调节方式，“植物基因组学国家重点实验室”的吕东平研究组利用合成生物学的手段，将编码以上5个植物（拟南芥）蛋白的基因同时在同一大肠杆菌细胞中表达，获得了植物泛素化途径在细菌中的重建。

利用二重表达载体，在原核表达载体中共表达了拟南芥泛素单体（Ub）、泛素化底物（ABI3）与E1、E2、E3（AIP2）。

五种蛋白质的抗体检测

该系统具有以下优点：1）植物泛素化组分在细菌中表达后，直接参与了泛素化反应，因此免去了预先表达纯化这些蛋白质的步骤，这对于那些水溶性差的蛋白尤为重要；2）在该系统中，所有植物蛋白均在活细胞内进行泛素化反应；3）利用该系统可以产生大量的泛素修饰蛋白，这有利于下一步的泛素化位点鉴定和生化研究。因此，该系统提供了一种研究植物蛋白质泛素化的新方法。

该研究成果于2017年5月16日在老牌植物学杂志《 Plant Journal》 上以 Technical advance 的形式在线发表。研究组硕士研究生韩玉芳为论文第一作者，硕士毕业生孙建杭为共同第一作者。

利用该重组系统的多重优势，可快速筛选E3连接酶的靶标，或进行其他有关植物泛素化的研究。

吕东平研究员介绍——
1、学习经历：
1998年获内蒙古大学生物系学士学位；
2001年获中国科学院植物研究所硕士学位；
2007年获美国夏威夷大学博士学位；
2、工作经历：
2008年在夏威夷大学从事博士后研究；
2009年2月至2011年2月 在美国德克萨斯A&M大学从事博士后研究；
2011年2月至2012年上半年，在美国德克萨斯A&M大学受聘助理研究科学家（Assistant Research Scientist）。
2012年10月入选国家“青年****”，同时就职于中国科学院遗传与发育生物学研究所IGDB。
研究领域：植物抗病信号转导途径

原文标题：Reconstitution of the Plant Ubiquitination Cascade in Bacteria Using a Synthetic Biology Approach