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王雷研究组发现新的植物生物钟周期精细调控因子
 

图:BBX28/BBX29精细调控生物钟周期工作模型

  B-Box第五亚家族成员BBX28和BBX29可以在与生物钟核心组分PRR9、PRR7以及PRR5蛋白在细胞核内互作,并增强PRR9、PRR7以及PRR5对表达时相在早晨的基因转录抑制活性。另一方面,BBX28/BBX29两个基因的表达又受到PRR9、PRR7以及PRR5蛋白的转录抑制,从而增强生物钟系统的稳定性。

  作为植物细胞内在计时机制的生物钟,通过协调基因表达的节律性和代谢稳态等,使植物更好地适应地球自转和公转引起的昼夜性和季节性环境变化当植物内源生物钟系统和外界光-暗周期相一致时,植物获得最佳生长,因此,维持较为稳定的生物钟周期对植物生长发育至关重要。

  中国科学院植物研究所王雷研究组近期发现一类进化上相对保守的B-box类蛋白,其中第亚家族成员BBX28和BBX29参与生物钟周期的精细调控超表达BBX28BBX29以及它们的功能缺失突变影响生物钟周期蛋白互作筛选发现二者可以与生物钟中央振荡器核心组分PRR9, PRR7和PRR5蛋白在细胞核内直接互作,并能增强PRRs蛋白对靶基因的转录抑制活性。转录组分析发现,BBX28BBX29主要抑制转录峰值早晨的基因表达且二者在基因表达调控上存在功能冗余,其中BBX28起主要作用RNA-Seq和ChIP-seq数据联合分析发现,BBX28/BBX29与PRRs在生物钟基因调控中处于同一通路,协同调控早晨表达的生物钟基因。此外,研究还发现BBX28和BBX29的转录水平也受到PRRs蛋白的反馈调控,这进一步增强了生物钟的稳定性。

  该工作不仅发现了新的生物钟调控因子BBX28和BBX29,并揭示了其通过与生物钟核心组分PRRs互作,精细调控生物钟周期的机制BBX28和BBX29进化上较为保守的BBXs蛋白,该研究也可能会为其他作物如水稻,大豆等的生物钟调控机制提供借鉴意义。

  该研究成果于2023年6月13日在线发表国际学术期刊Plant, Cell & Environment。植物所博士研究生于英俊为论文第一作者,在读博士生苏晨和博士后何雨晴对本文亦有重要贡献,王雷研究员为该论文通讯作者。该研究得到了中国科学院先导B类项目和国家自然科学基金项目的资助。

  文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14648 

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