莱茵衣藻中向光素定位与互作调控光生理过程的分子机制

本研究揭示了莱茵衣藻(C. reinhardtii)中向光素(CrPhot)通过鞭毛内运输(IFT)系统定位于眼点和鞭毛的分子机制，并鉴定出与通道视紫红质(ChR1/ChR2)、LOV组氨酸激酶(LOV-HK1/2)等新型互作蛋白。CRISPR-Cas9敲除实验证实CrPhot通过调控14-3-3信号蛋白和UV光响应基因表达，在光动力行为及光信号转导中发挥核心作用。

　　

Highlight

本研究阐明了莱茵衣藻向光素(CrPhot)在光感知与细胞适应中的核心作用，揭示了其通过鞭毛内运输(IFT)系统定位于眼点和鞭毛的分子机制，并构建了包含通道视紫红质(ChR1/ChR2)、LOV组氨酸激酶(LOV-HK1/2)等新型互作因子的调控网络。

Bioinformatic analysis

通过Phytozome数据库获取莱茵衣藻向光素及LOV结构域蛋白基因序列，利用SMART和STRING工具预测保守结构域及蛋白互作网络。

Bioinformatic characterization of LOV domain-containing proteins in C. reinhardtii

鉴定出两种LOV组氨酸激酶(CrLOV-HK1/HK2)，其结构显著区别于CrPhot：单LOV结构域+组氨酸激酶模块，暗示其在蓝光信号通路中可能具有互补功能。

Discussion

向光素在眼点和鞭毛的双重定位揭示了其光感知与信号转导的"双枢纽"作用。IFT突变体实验表明，温度敏感型IFT组分缺陷会导致CrPhot异常聚集，进而影响光动力行为。特别值得注意的是，UV光照显著上调LOV-HK1/HK2表达，这可能是细胞应对不同波长光照的适应性策略。

Conclusions

该研究不仅阐明了IFT machinery在向光素运输中的关键作用，更揭示了其通过14-3-3等信号分子整合多波长光信号的"分子开关"机制，为理解单细胞生物的光适应策略提供了新范式。