林宏輝課題組發現去SUMO化酶參與調節植物對銅離子毒害的耐受

「OTS1-dependent DeSUMOylation Increases Tolerance to High Copper Levels in Arabidopsis」是來自四川大學生命科學學院林宏輝團隊的研究論文。該論文發現擬南芥去SUMO化（deSUMOylation）關鍵酶OTS1參與調節植物對銅離子毒害的耐受，與前人的文章共同揭示了SUMOylation/deSUMOylation過程影響植物體內的蛋白SUMO化修飾水平及銅離子積累程度，從而調節植物的生長發育過程。

SUMOylation是一類重要的蛋白轉錄後修飾過程，廣泛影響靶標蛋白的功能。前人研究發現SUMO E3連接酶SIZ1對植物耐受銅離子毒害具有重要調節作用。若SIZ1發生功能缺失，植物地上部分的銅離子積累量顯著上升，從而破壞了植物體內的代謝平衡。SUMOylation是可逆的，因此本研究初步分析了deSUMOylation是否也參與調節植物對銅離子毒害的耐受。通過分析擬南芥deSUMOylation關鍵酶OTS1不同突變體（ots1-2、ots1-3）的表型，發現二者對銅離子的耐受能力顯著低於野生型植株，暗示植物體內的deSUMOylation過程也對植物耐受銅離子毒害具有正調節作用。OTS1發生突變後，在銅離子脅迫條件下植物體內蛋白的SUMOylation/deSUMOylation之間的平衡被打破。進一步分析發現，若OTS1不能發揮正常功能，植物體內的銅離子積累量顯著上升，這與負責銅離子吸收與分配的特定轉運蛋白如COPT1/2、ZIP2/4及YSL3等的表達上調有關。事實上，轉錄因子ABI5及MYB30可發生SUMOylation修飾，而二者均參與調節COPT2的表達，這暗示OTS1可通過改變上述轉錄因子的SUMOylation修飾狀態，進而影響後者的轉錄活性並改變COPT2等下游基因的表達水平，最終改變植物體內的銅離子積累程度。由於銅離子具有強的氧化還原活性，此時植物體內的氧化還原平衡出現紊亂、光合效率也顯著降低。目前研究團隊正嘗試在番茄與煙草中進行相關分析，希望揭示作物體內是否存在類似機制，為在生產中提高作物光合效率、降低銅離子毒害等提供一定的科學依據。

林宏輝團隊的研究生詹二寶和周華鵬副研究員為論文的共同第一作者，林宏輝教授、周華鵬副研究員為共同通訊作者。該項目得到國家轉基因重大專項、國家重點基礎研究發展計劃以及國家自然科學基金的資助。

該論文已於2017年12月在JIPB和WILEY網站在線發表。（DOI: 10.1111/jipb.12618）

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