ABA通过网格蛋白轻链2核转位增强植物细胞DNA损伤响应的分子机制

为解决植物如何应对DNA损伤这一关键科学问题，研究人员围绕ABA信号通路与DNA损伤响应的关联机制展开研究。研究发现SnRK2.2/2.3激酶通过磷酸化CLC2促进其核转位，进而与DNA修复因子ADA2b互作，精确调控同源重组(HR)修复过程。该研究揭示了ABA增强植物基因组稳定性的新机制，为作物抗逆育种提供了新靶点。

　　

在植物生长发育过程中，各种环境胁迫如干旱、高盐和辐射等都会导致DNA损伤，其中双链断裂(DSB)是最严重的损伤类型。虽然脱落酸(ABA)作为重要的胁迫响应激素已被广泛研究，但其在DNA损伤修复中的具体作用机制仍不清楚。更令人困惑的是，此前研究发现高浓度ABA反而会增加DNA损伤，而某些同源重组修复缺陷突变体对ABA处理表现敏感，这些矛盾现象暗示ABA与DNA损伤响应之间可能存在复杂调控关系。

中国的研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表的研究解开了这个谜题。他们发现ABA处理能显著提高植物对Zeocin和MMS诱导的DNA损伤的耐受性，这种保护作用主要通过激活同源重组(HR)修复途径实现。通过酵母双杂交筛选、免疫共沉淀、双分子荧光互补等关键技术，结合转基因植物表型分析，研究人员系统阐明了ABA-SnRK2s-CLC2-ADA2b信号级联在DNA损伤响应中的核心作用。

ABA增强植物对DNA损伤的抗性
研究发现ABA预处理能显著减少Zeocin和MMS诱导的根尖分生组织细胞死亡面积，并促进主根伸长。通过HR报告系统证实，ABA特异性上调HR相关基因表达，显著提高I-SceI诱导的DSB修复效率。进一步检测发现DNA损伤会激活ABA信号通路，形成ABA-ROS正反馈循环。

ABA信号通路参与Zeocin诱导的响应
遗传分析显示PP2C双突变体abi1-2/abi2-2表现出更强的DNA损伤耐受性，而snrk2.2/2.3双突变体则对Zeocin敏感且无法响应ABA的保护作用。这表明ABA通过经典的PYR/PYL/RCAR-PP2C-SnRK2信号级联参与DNA损伤响应。

SnRK2s与CLC2互作参与Zeocin诱导的响应
通过酵母双杂交筛选发现SnRK2.2/2.3特异性结合CLC2。clc2-1突变体对DNA损伤敏感，且与snrk2.2/2.3表现出遗传上位关系。值得注意的是，这种调控不依赖于CLC2经典的内吞功能，因为FM4-64内化实验显示DNA损伤对所有基因型的内吞抑制程度相同。

磷酸化促进CLC2核转位
活细胞成像显示Zeocin处理诱导CLC2从反式高尔基体/早期内体(TGN/EE)向细胞核转位。关键的是，将CLC2第195位丝氨酸(S195)和第197位苏氨酸(T197)突变为丙氨酸(CLC2A)会阻断这种转位，而模拟磷酸化的天冬氨酸突变体(CLC2D)则组成型定位于细胞核。互补实验证实CLC2D能完全恢复clc2-1对DNA损伤的耐受性。

SnRK2s增强CLC2磷酸化
体外激酶实验证实SnRK2.2/2.3可直接磷酸化CLC2。在snrk2.2/2.3突变背景下，CLC2的磷酸化和核定位显著降低。过表达CLC2能部分挽救snrk2.2/2.3对DNA损伤的敏感性，进一步证实SnRK2s通过磷酸化调控CLC2功能。

CLC2对ADA2b精确定位DSB位点至关重要
CLC2在细胞核内与DNA修复适配蛋白ADA2b互作，这种互作在ABA处理后增强。在clc2-1或snrk2.2/2.3突变体中，ADA2b向DSB位点的募集显著减少。过表达ADA2b能部分恢复clc2-1的DNA损伤耐受性，表明CLC2可能通过调控ADA2b的染色质解离促进其向损伤位点移动。

这项研究首次揭示了ABA通过SnRK2s-CLC2-ADA2b信号模块增强植物DNA损伤响应的分子机制。创新性地发现经典的内吞蛋白CLC2具有调控基因组稳定的新功能，其通过磷酸化依赖的核转位参与DNA修复过程。该研究不仅深化了对植物激素与DNA损伤响应交叉调控的认识，也为作物抗逆遗传改良提供了新思路。特别值得注意的是，该机制不同于动物中clathrin与p53的互作模式，体现了植物特异的DNA损伤响应策略。未来研究可进一步探索其他clathrin轻链是否具有类似功能，以及生长素等激素是否通过类似途径影响DNA修复。