PNAS | 四川大学林宏辉/张大伟团队揭示UBP14通过去泛素化HY5促进植物光形态建成的新机制

　　

作为光合自养生物，植物对光环境高度敏感。光是最关键的环境因素之一，不仅是能量来源，而且是植物发育过程中的决定因素。当幼苗破土而出，照射在阳光下，需要迅速打开顶端弯钩和子叶，抑制下胚轴的生长，促进子叶扩张和叶绿素积累，为光合自养生长做准备，该过程被称为光形态建成。bZIP型转录因子ELONGATED HYPOCOTYL5（HY5）是幼苗光形态建成的中心枢纽，也是抑制下胚轴生长的关键因子。从暗到光下的转变导致HY5蛋白积累，并促进下游相关基因的表达。多重机制在不同的维度调控HY5的功能发挥。之前的研究表明E3泛素连接酶COP1在暗下通过泛素化HY5抑制蛋白积累，而在光下HY5不断积累，该过程是否存在去泛素化参与介导仍不清楚。

近日，四川大学生命科学学院林宏辉/张大伟团队在美国科学院院刊PNAS发表了题为Ubiquitin-specific protease UBP14 stabilizes HY5 by deubiquitination to promote photomorphogenesis in Arabidopsis thaliana的研究论文，揭示了去泛素化酶UBP14通过去泛素化稳定核心转录因子HY5从而促进植物光形态建成的新机制。

该研究首先发现去泛素化酶UBP14可以在体外和体内直接与HY5相互作用。UBP14能够从泛素化的HY5上去除泛素，从而增强HY5的稳定性。缺失UBP14去泛素化功能的突变体da3-1表现出较长的下胚轴，而过表达UBP14的转基因植株和过表达HY5的转基因植株的下胚轴表型类似。在光照下，HY5蛋白快速积累，UBP14功能缺失导致HY5积累变慢。之前的研究发现与磷酸化的 HY5 相比，未磷酸化的 HY5 在结合下游基因和调节基因表达方面更具活性。该研究揭示了UBP14倾向于在光照下稳定非磷酸化的HY5，以促进光形态建成。另外，在光下HY5促进UBP14的基因表达和蛋白积累。

综上，该研究揭示了植物光形态建成过程中UBP14和HY5的动态调控机制。UBP14蛋白在暗转光后积累并倾向于去泛素化非磷酸化的HY5以增强HY5的稳定性，而积累的HY5与下游的光响应基因结合并激活，以促进幼苗的光形态建成。同时，积累的 HY5 激活了 UBP14 的基因表达，促进其蛋白积累，从而获得正反馈。

 

四川大学在读博士生方可为论文第一作者，四川大学毕业博士生、宜宾学院助理研究员姚秀洪和四川大学在读博士生田宇昂为论文的共同第一作者，四川大学林宏辉教授和张大伟教授为论文的共同通讯作者。在读硕士生何洋、林颖如、彭思涵、潘国辉，已毕业博士生雷伟、硕士生师皓钰也参与了部分研究工作。该研究得到了国家自然科学基金联合基金重点项目，国家自然科学基金面上项目，四川大学科研基金等项目的资助。