邓兴旺2012年权威杂志解析信号应答

作为全球知名的华人科学家，邓兴旺教授近年来成果颇丰，今年年初他曾与清华大学施一公教授等共同解析了植物拟南芥感受紫外线B波段（280-315nm）的光受体UVR8的晶体结构，近期他又在植物学领域顶级刊物：The Plant Cell杂志上发表文章，报道了拟南芥对紫外光照射不同信号形态建成作出应答的一种新机制，并且指出了两种转录因子在其中扮演的重要角色。

　　生物通报道：作为全球知名的华人科学家，邓兴旺教授近年来成果颇丰，今年年初他曾与清华大学施一公教授等共同解析了植物拟南芥感受紫外线B波段（280-315nm）的光受体UVR8的晶体结构，并对其感光机理做出了解释。近期他又在植物学领域顶级刊物：The Plant Cell杂志上发表文章，报道了拟南芥对紫外光照射不同信号形态建成作出应答的一种新机制，并且指出了两种转录因子在其中扮演的重要角色。

作为无法移动的生物，高等植物已经进化出了能感应并对不同光信号作出应答，促进自身生长的能力，研究人员在拟南芥中发现，低强度和长波长的紫外光UVB光能作为一种参考信号信息，参与紫外光诱导的光形态发生（photomorphogenesis）。

在这篇文章中，研究人员发现了多种UVB诱导基因，其中包括多功能E3泛素连接酶，组成型光形态建成突变体（Constitutive photomorphogenesis 1，cop1），后者是UVB光形态发生应答过程中的一个关键作用因子。

研究人员发现有两种转录因子：FAR-RED ELONGATED HYPOCOTYL3 (FHY3) 和ELONGATED HYPOCOTYL5 (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。如果缺乏FHY3将会导致UVB诱导的胚轴生长受阻，并且植物对胁迫环境的耐受力也会降低。

因此研究人员认为，FHY3能通过直接激活COP1的转录，正调控UVB诱导光形态发生过程，而HY5则能利用一个正反馈循环来促进COP1表达，而且FHY3和HY5物理位置接近，其相互作用在收到UVB照射时会减弱。

这些数据表明COP1基因表达能对UVB光形态发生作出应答，并这一过程受到了FHY3和HY5的综合调控，FHY3和HY5的UVB特异性工作模式与远红光和昼夜环境条件下的工作模式截然不同。

邓兴旺研究组今年上半年还发表文章，报道了COP9信号复合体研究新发现，以及拟南芥PIN磷酸化和生长素调控新机制。

COP9信号复合体（COP9 Signalosome）最初是作为光诱导发育的抑制因子被发现的，但是之后的研究发现这个复合物参与了多项细胞和发育事件。邓兴旺教授研究组的研究兴趣之一就是植物光形态建成的调控机制，他们曾通过遗传筛选获得了一系列光形态建成的抑制因子COP/DET/FUS。近十年来的研究又表明这些因子在植物体内可以形成三个复合体，其中就有CSN复合体 （另外两个分部是CDD (COP10, DDB1 and DET1)复合体和COP1复合体）。

除此之外，这一研究组还证明同时干扰两个编码拟南芥蛋白磷酸酶6PP6的同源异构基因，会引起磷酸化PIN蛋白的高水平积累，也会影响PIN亚细胞定位的改变。

原文摘要：

Arabidopsis FHY3 and HY5 Positively Mediate Induction of COP1 Transcription in Response to Photomorphogenic UV-B Light

As sessile organisms, higher plants have evolved the capacity to sense and interpret diverse light signals to modulate their development. In Arabidopsis thaliana, low-intensity and long-wavelength UV-B light is perceived as an informational signal to mediate UV-B–induced photomorphogenesis. Here, we report that the multifunctional E3 ubiquitin ligase, CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENESIS1 (COP1), a known key player in UV-B photomorphogenic responses, is also a UV-B–inducible gene. Two transcription factors, FAR-RED ELONGATED HYPOCOTYL3 (FHY3) and ELONGATED HYPOCOTYL5 (HY5), directly bind to distinct regulatory elements within the COP1 promoter, which are essential for the induction of the COP1 gene mediated by photomorphogenic UV-B signaling. Absence of FHY3 results in impaired UV-B–induced hypocotyl growth and reduced tolerance against damaging UV-B. Thus, FHY3 positively regulates UV-B–induced photomorphogenesis by directly activating COP1 transcription, while HY5 promotes COP1 expression via a positive feedback loop. Furthermore, FHY3 and HY5 physically interact with each other, and this interaction is diminished by UV-B. Together, our findings reveal that COP1 gene expression in response to photomorphogenic UV-B is controlled by a combinatorial regulation of FHY3 and HY5, and this UV-B–specific working mode of FHY3 and HY5 is distinct from that in far-red light and circadian conditions.

作者简介：

邓兴旺，博士，教授，博士生导师，现任北京大学-耶鲁大学植物分子遗传及农业生物技术联合中心主任，中组部“****”引进高层次人才，耶鲁大学冠名终身教授（Daniel C. Eaton Professor）。1989年于美国加州大学伯克利分校获得博士学位，1992年开始在美国耶鲁大学建立实验室，为助理教授，1995年成为副教授，2001年成为终身正教授。领导的研究团队在《细胞》、《科学》、《自然》等国际最有影响的刊物上发表200多篇研究论文。2003年成为国际植物分子生物学会Kumho奖的唯一获奖者。2000年起担任北京大学-耶鲁大学植物分子遗传及农业生物技术联合中心主任，2010年入选“****”，工作重心转移到北大。

北京大学邓兴旺课题组以水稻、拟南芥、玉米等为研究对象，主要从事植物光信号转导，杂交优势的分子机制，非编码RNA，全基因组选择技术等领域的研究工作。本课题组目前有教授1人，副研究员4人，博士后、技术员、学生多名，实验室有配套齐全的植物基因组学、分子生物学、生物信息学等相关设备，具有长期的植物基因组学及分子生物学研究经验。