JIPB |​ 华南师范大学阳成伟/赖建彬课题组揭示蛋白质SUMO化修饰调控植物高温胁迫应答的新机制

全球气候变暖导致极端高温天气频发，高温胁迫已成为危害植物的主要非生物胁迫因素，影响植物正常生长发育，导致作物产量和质量下降，严重威胁粮食安全。为了适应环境变化，固着生长的植物进化出多种应对高温的策略。复杂的转录调控网络能够精确控制高温响应基因表达，因而在该信号转导过程中发挥关键作用。其中，热休克转录因子（Heat Shock Transcription Factor, HSF）和核因子-Y（Nuclear Factor-Y, NF-Y）家族是参与植物高温胁迫应答的核心转录调控因子。HSF因子家族参与植物高温胁迫响应的分子机制已经被深入研究，但NF-Y复合物在该过程中的具体功能及其精细调控机制尚不清楚。

JIPB近日在线发表了华南师范大学生命科学学院阳成伟/赖建彬课题组题为“SUMOylation facilitates the assembly of a Nuclear Factor-Y complex to enhance thermotolerance in Arabidopsis”的研究论文(https://doi.org/10.1111/jipb.13396)。该研究揭示了拟南芥NF-YC10因子的SUMO化修饰促进了NF-YC复合物的组装以提高植物对高温胁迫耐受性的分子机制。

图1. NF-YC10的SUMO化调控植物高温胁迫应答的分子机制模型

前期报道表明，NF-YC10、NF-YB3和NF-YA2以三聚体的形式组装成为一个NF-Y复合物以调控拟南芥高温胁迫应答基因的转录，但该复合物自身受调控的机制还有待研究。在本次发表于JIPB的论文中，阳成伟/赖建彬课题组发现SUMO连接酶SIZ1与NF-YC10因子互作，并在高温胁迫中介导了NF-YC10在K190位点的SUMO化修饰。NF-YC10的SUMO化增强了其与NF-YB3的互作，并促进了NF-YB3在细胞核内的积累。NF-YB3具有一个SIM（SUMO Interaction Motif）结构域，通过该结构域与SUMO的非共价互作，以促进NF-YB3与SUMO化的NF-YC10的结合。功能分析结果表明，NF-YC10的SUMO化和NF-YB3的SIM结构域对于高温应答基因转录和植物高温胁迫耐受性具有至关重要的作用。综上所述，该研究发现了SUMO化通过调控NF-Y复合物组装影响植物高温胁迫应答的机理；在真核细胞中首次揭示了SUMO化在NF-Y复合物组装中的调节功能，完善了转录相关因子在植物高温胁迫应答中的精细调控机制，为作物抗逆性的遗传改良提供了创新思路和理论依据。

阳成伟/赖建彬课题组近年来在解析SUMO化调控植物高温胁迫应答的分子机制中取得了一系列进展：揭示了染色质相关SUMO化调节植物发育与高温应答转换的规律(Han et al., 2021)，阐明了SUMO化调控高温应答核心转录因子DREB2A稳定性的分子机制(Wang et al., 2020)，揭示了高温胁迫下叶绿体蛋白的SUMO化修饰在前体蛋白向叶绿体转运过程中的调控作用(Zheng et al., 2022)。在此基础上，本论文进一步解析了SUMO化修饰参与精确调节植物高温胁迫响应过程中转录调控网络的机制。

华南师范大学为论文的唯一单位，阳成伟教授和赖建彬教授为共同通讯作者，博士生黄俊文为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、长江学者奖励计划和广东省特支计划等资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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