生长素(Auxin)是最早发现的一种植物激素，在协调外部环境信号和内在发育信号调控植物生长发育过程中发挥重要作用。生长素调节植物生长发育和生长反应的众多生物学过程，包括植物器官和形态发生，细胞伸长、分裂及分化，向性运动等。蛋白质翻译后修饰是在蛋白质翻译期间或之后发生的氨基酸残基共价结合或移除化学基团的过程，这些修饰增加了蛋白质功能的多样性和复杂性，能够改变蛋白质结构、亚细胞定位、活性及与其他蛋白质的相互作用。蛋白质翻译后修饰在生长素信号的时空调控中发挥关键作用。
2023年7月12日，Journal of Genetics and Genomics在线发表山东大学丁兆军教授团队题为“Protein post-translational modifications in auxin signaling”的综述文章。该综述总结了生长素信号转导途径中的蛋白质翻译后修饰(泛素化、磷酸化、乙酰化/去乙酰化、甲基化/去甲基化、SUMO化和S-亚硝基化修饰)及其对生长素信号调控的最新研究进展，并讨论了生长素信号途径调控过程中不同的蛋白质翻译后修饰之间的相互联系。
该综述首先简述了经典生长素信号转导途径，然后分别阐述了泛素化在经典生长素信号途径中的核心功能及磷酸化在非经典生长素信号途径和生长素信号快速响应中的重要作用。此外，生长素信号途径的关键组分也会受到泛素化和磷酸化的共同调控。其次，组蛋白的翻译后修饰对其调控转录具有重要作用，而组蛋白的乙酰化/去乙酰化和甲基化/去甲基化同样参与到生长素信号的转录调控中。此外，作者还总结了SUMO化修饰和S-亚硝基化修饰在生长素信号途径中的重要调控作用。最后，该综述结合蛋白质翻译后修饰对蛋白质功能的不同调控方式，讨论了多种蛋白质翻译后修饰之间在生长素信号途径调控过程中存在的相互联系，并展望了新技术发展在深入研究生长素信号途径中蛋白质翻译后修饰的重要推动作用及未来研究方向。
生长素信号途径中的两类主要蛋白质翻译后修饰—泛素化和磷酸化修饰
细胞核内生长素受体TIR1介导的经典生长素信号途径，以泛素化修饰为核心功能，通过转录调控传递生长素信号(左图)；TMKs介导的起始于细胞表面的非经典生长素信号途径，以磷酸化修饰为核心功能，通过蛋白质调控快速响应生长素信号(右图)。
作者简介
山东大学博士后崔宪奎、博士研究生王俊霞和博士后李科(现为山东省葡萄研究院副研究员)为该论文共同第一作者，山东大学丁兆军教授、侯丙凯教授和青岛农业大学吕丙盛教授为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金和山东省自然科学基金等资助。
引用本文
Xiankui Cui, Junxian Wang, Ke Li, Bingsheng Lv, Bingkai Hou, Zhaojun Ding. (2023). Protein post-translational modifications in auxin signaling. Journal of Genetics and Genomics.
DOI：10.1016/j.jgg.2023.07.002
第一作者面对面
崔宪奎、王俊霞、李科(从左至右)
自我介绍
• 崔宪奎：籍贯山东青岛，山东大学生命科学学院博士后，合作导师为丁兆军教授。研究方向为：(1)生长素信号调控的分子机制；(2)植物盐胁迫的适应性生长调控。
• 王俊霞：籍贯山东滨州，山东大学生命科学学院博士研究生，导师为丁兆军教授。研究方向包括：(1)植物根尖干细胞微环境的分子调控机理；(2)蛋白质的翻译后修饰；(3)生长素调控植物发育的机理研究。
• 李科：籍贯山东枣庄，2021年至2022年在山东大学进行博士后研究，合作导师为丁兆军教授。现任职山东省葡萄研究院副研究员。研究方向包括：(1)葡萄发育和抗性重大基因挖掘和功能鉴定；(2)葡萄高效胚性愈伤愈伤诱导与再生体系建立。
业余兴趣爱好
• 崔宪奎：电影、纪录片
• 王俊霞：看课外书、旅游
• 李科：花草种植和阅读
目标或愿景
• 崔宪奎：希望将来能够投身于作物改良与育种的相关研究工作。
• 王俊霞：在植物分子调控机理研究方向贡献自己的一份力量。
• 李科：躬耕葡萄研究，早日取得突破性进展。
你心目中最喜欢或敬仰的科学家
• 崔宪奎：“现代遗传学之父”孟德尔，将数学模型运用到看似简单实则精巧的遗传杂交与性状分析中，发现了遗传学三大规律中的两项，开创了现代遗传学的门户，却直到他去世16年之后才被理解。
• 王俊霞：没有特别崇拜某一位科学家，我觉得每一位科学家都在自己研究的领域推动了我们对世界的认知，都有我们需要学习和借鉴的地方。
• 李科：每一位科学家身上的优秀品质都值得自己学习和发扬。
如何向你的家人朋友介绍研究的内容和意义？
• 崔宪奎：生长素是一种调控植物生长发育的重要激素，一直受到广泛的关注。蛋白质在形成过程中会发生化学基团的共价结合或移除，这对于其行使功能具有重要的调控作用，包括蛋白质结构、亚细胞定位、蛋白活性和蛋白与蛋白的相互作用变化等。这类蛋白质所发生的翻译后修饰过程在生长素信号的调控过程中也发挥了重要的作用。因此研究生长素信号中的蛋白质的翻译后修饰有助于深入理解生长素信号的精细的时空调控机制。
• 王俊霞：蛋白质功能的发挥需要经过修饰，称为蛋白质的翻译后修饰，这不仅对于调节蛋白质的稳定性和活性等至关重要，而且这种修饰显著增加了蛋白质组的多样性和复杂性。生长素作为非常重要的一种植物激素，参与了植物生长发育的许多过程。因此，研究生长素信号转导对蛋白质的翻译后修饰调控进而影响植物的发育具有非常重要的意义。
• 李科：蛋白质翻译后修饰对于调节蛋白质的稳定性、活性、亚细胞定位和与辅因子的结合至关重要，在生长素信号调控中发挥关键作用。全面、系统地理解蛋白翻译后修饰在生长素信号转导中的作用，将有助于我们深入了解生长素信号转导的调控机制和生长素介导的各种生物学过程。
在课题研究过程中，你遇到过什么特别的困难，是如何克服的？
• 崔宪奎：在科研过程中，经常会遇到与预期不符的实验结果，因此如何分析和解释产生这种结果的原因和及时调整思路尤为关键。这需要多方位的实验进行重复验证，同时也不能只沉浸在实验操作中，还要从已有的结果和相关的参考文献中寻找线索，找出合理的解释和假设。
• 王俊霞：我觉得特别困难的应该是对一些实验结果的整合和解释。植物体内的调控过程是复杂多样的，深入地对实验结果进行分析和思考，才可能探究出其中的真谛。这就需要我们要多读，多看，多思考。
• 李科：蛋白翻译后修饰的鉴定、关键修饰位点的确定、上游调控蛋白的筛选是本领域的研究难点，需要根据实验进展做出准确的判断。
在得知论文被接收后，你的感觉是什么？
• 崔宪奎：非常高兴关于生长素信号调控的一部分总结和观点能够得到认可和发表，希望可以为相关研究者拓展思路和提供有价值的参考。
• 王俊霞：内心非常的高兴，特别感谢老师和师兄们的帮助和指导，也希望这篇文章可以为同行们提供参考。
• 李科：感谢这个工作能得到认可，希望自己的工作能为相关领域的研究提供参考。
在你的研究领域中，你认为最具挑战性的科学问题是什么？
• 崔宪奎：稳定输出是一个挑战性的科学问题。
• 王俊霞：我认为最挑战的科学问题是生长素如何整合不同的信号通路调控植物发育。
• 李科：关键蛋白经常会存在多种翻译后修饰，这些修饰之间如何协调以及响应多种信号是最具挑战的科学问题。
转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号
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