COP1在紫外光信号转导中的多种功能

　　

近日，上海交通大学农业与生物学院尹若贺课题组在The Plant Journal杂志发表了题为“Dissecting the functions of COP1 in the UVR8 pathway with a COP1 variant in Arabidopsis”的研究论文，揭示了COP1在UVB信号通路的多重作用 (Zhang et al., 2022) 。

图1. COP1在UVR8信号通路中的作用模型

植物通过光受体UVR8感知紫外光UV-B，调节生长发育、代谢和抗逆等。COP1是黑暗环境下植物光形态建成的一个关键抑制因子。前期研究发现COP1在光受体UVR8介导的UV-B信号通路中发挥重要作用。COP1-WD40结构域通过结合含VP motif的靶蛋白UVR8和HY5，调控UV-B信号通路。UVB激活的UVR8蛋白通过核心结构域和VP motif与COP1相互作用，导致HY5从COP1的结合中解离，最终稳定HY5蛋白。此外，该团队近期发现紫外光引起UVR8从大分子量的二聚体解体为小分子量的单体，使其通过自由运输的方式进入细胞核，在核内COP1结合UVR8单体促进UVR8在细胞核内滞留和积累 (Fang et al., 2022)。然而，COP1影响UV-B信号通路是否只取决于其结合VP motif的能力，以及UV-B是否调节COP1蛋白的亚细胞定位尚不清楚。

本研究中，基于已发表的COP1-WD40的蛋白结构 (Lau et al., 2019; Wang et al., 2022)，研究者利用COP1的1个氨基酸替换突变体（COP1C509S），发现该点突变不能与含VP motif的靶蛋白结合，但保留了与UVR8核心结构域相互作用的能力。核质分离实验表明：UV-B仅略微增加细胞核中YFP-COP1蛋白水平，显著促进YFP-COP1在细胞质中的积累；然而cop1-4/35S: YFP-COP1C509S中，UVR8蛋白的核积累和YFP-COP1C509S蛋白在细胞质中的积累量都显著下降。因此，完整的UVR8-COP1相互作用对UVR8的核滞留及COP1在细胞质中的积累至关重要。由于点突变无法结合VP motif（UVR8C44），但拟南芥转基因植株cop1-4/35S: YFP-COP1C509S中依然存在明显的UV-B信号传导，包括激活HY5、CHS转录及下胚轴响应UVB等。因此得出结论：（1）UVR8与COP1的完全结合影响UVR8的核滞留及COP1在细胞质中的积累。（2）COP1在UV-B上游信号通路中仍然具有其他关键功能，并不是完全依赖于通过结合靶蛋白的VP motif介导蛋白降解途径。

上海交通大学农业与生物学院博士研究生张倩雯为论文第一作者，尹若贺长聘教轨副教授为通讯作者。此外，助理研究员林丽博士、博士后方芳、博士后崔北米，博士研究生朱诚等参与了该研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、上海市自然科学基金、中国博士后科学基金以及上海交通大学等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.16059

参考文献：

1. Fang, F., Lin, L., Zhang, Q., Lu, M., Skvortsova, M.Y., Podolec, R., Zhang, Q., Pi, J., Zhang, C., Ulm, R., and Yin, R. (2022). Mechanisms of UV-B light-induced photoreceptor UVR8 nuclear localization dynamics. New Phytol 236, 1824-1837.

2. Lau, K., Podolec, R., Chappuis, R., Ulm, R., and Hothorn, M. (2019). Plant photoreceptors and their signaling components compete for COP1 binding via VP peptide motifs. EMBO J 38, e102140.

3. Wang, Y., Wang, L., Guan, Z., Chang, H., Ma, L., Shen, C., Qiu, L., Yan, J., Zhang, D., Li, J., Deng, X.W., and Yin, P. (2022). Structural insight into UV-B-activated UVR8 bound to COP1. Sci Adv 8, eabn3337.

4. Zhang, Q., Lin, L., Fang, F., Cui, B., Zhu, C., Luo, S., and Yin, R. (2022). Dissecting the functions of COP1 in the UVR8 pathway with a COP1 variant in Arabidopsis. Plant Journal. doi.org/10.1111/tpj.16059

作者：

农业与生物学院

供稿单位：

农业与生物学院