RING型E3连接酶ATL72通过单泛素化磷酸酶SSPP抑制其去磷酸化活性正调控拟南芥叶片衰老

本研究揭示了拟南芥中RING型E3连接酶ATL72通过单泛素化修饰磷酸酶SSPP，削弱其对衰老促进激酶AtSARK的去磷酸化能力，从而正调控叶片衰老的分子机制。该发现首次阐明了泛素化与磷酸化修饰在叶片衰老中的交叉调控网络，为植物衰老的精准调控提供了新靶点。

　　

叶片衰老是植物发育的重要阶段，涉及营养物质回收和能量再分配。尽管已知蛋白质翻译后修饰（PTM）如泛素化和磷酸化分别调控衰老进程，但二者间的交叉调控机制仍是未解之谜。南开大学王宁宁团队在《Plant Communications》发表的研究，首次揭示了RING型E3连接酶ATL72通过单泛素化磷酸酶SSPP，破坏其抑制衰老的核心功能，为理解衰老启动的分子开关提供了新视角。

研究采用CRISPR/Cas9基因编辑构建atl72突变体，通过酵母双杂交和双分子荧光互补验证蛋白互作，体外泛素化实验结合LC-MS/MS鉴定修饰位点，并利用AlphaFold 3预测蛋白质复合物结构。样本来源于拟南芥Col-0生态型，通过构建GVG诱导表达系统和杂交遗传材料开展功能分析。

ATL72编码ER定位的E3泛素连接酶
通过亚细胞定位和体外自泛素化实验证实，ATL72是定位于内质网的活性RING型E3连接酶，其保守的半胱氨酸残基Cys¹³³
对酶活至关重要（图1）。

ATL72是叶片衰老的正调控因子
启动子-GUS分析显示ATL72在衰老叶片中高表达，与衰老促进因子AtSARK表达模式重叠，而与衰老抑制因子SSPP呈互补分布（图2）。过表达ATL72导致叶片早衰，突变体则表现衰老延迟，且衰老标记基因（SAG12、ACD1等）表达显著改变（图3-4）。

ATL72功能依赖AtSARK信号通路
遗传杂交实验证明，AtSARK缺失突变体sark-1能显著缓解ATL72过表达引起的早衰表型（图5），表明ATL72通过AtSARK依赖的途径调控衰老。

ATL72单泛素化SSPP抑制其酶活
互作实验（Pull-down、Split-ubiquitin Y2H、BiFC）证实ATL72直接结合SSPP（图6A-C）。体外泛素化实验发现ATL72催化SSPP单泛素化（非多泛素化），且该修饰不引发SSPP降解，但显著削弱其去磷酸化AtSARK的能力（图6D-E，图7A-B）。结构预测显示泛素化导致SSPP-AtSARK复合物盐桥减少，影响相互作用稳定性（图7C）。

ATL72逆转SSPP的衰老抑制效应
在SSPP过表达背景下，ATL72的诱导表达能部分恢复叶片衰老进程（图7D），证实二者在衰老调控中存在拮抗关系。

该研究构建了"ATL72-SSPP-AtSARK"调控轴模型（图7E）：衰老初期，ATL72通过单泛素化SSPP解除其对AtSARK活性的抑制，启动衰老程序；随着发育进程，ATL72和AtSARK表达上调与SSPP表达下降共同推动衰老进程。这一发现不仅揭示了PTM交叉调控在衰老中的核心作用，还为作物寿命的遗传改良提供了新策略。研究创新性地将结构预测与功能验证相结合，阐明了单泛素化精确调控蛋白质功能的分子基础，为植物信号转导研究提供了范式。