近日,我校植物科学学院杨振明研究团队、美国加州大学洛杉矶分校林辰涛团队及其合作者,在拟南芥隐花素1(Cryptochrome 1, CRY1)的光激活机制研究中取得突破,相关研究“Trp triad-dependent rapid photoreduction is not required for the function of Arabidopsis CRY1”以我校为第一完成单位,于6月23日在线发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS)上。
CRY是拟南芥中重要的蓝光受体,其吸收蓝光后被激活,产生构象改变,与其下游信号蛋白发生相互作用,从而介导一系列信号传导,最终影响植物的生长发育。CRY信号传导最初的光激活机制,一直是该领域的研究热点。十多年前,一些学者提出假说,认为色氨酸三联体依赖的光还原反应是CRY的光激活机制。然而,该假说大多数的证据来自于体外实验,唯一的体内遗传学证据源于2004年对CRY1的研究。随着科学家对光裂解酶/隐花素超家族各成员的深入研究,该假说正面临广泛争议。
本研究通过定点突变法,将CRY1中的色氨酸三联体逐个突变为氧化还原惰性的氨基酸,并利用生化、遗传及细胞生物学等手段检测各CRY1突变体在体外的光还原反应和在植物体内的生理生化活性,最终通过一系列实验证据证明:拟南芥CRY1在植物体内的光受体活性与其体外色氨酸三联体依赖的光还原反应无关,即色氨酸三联体依赖的光还原反应不是CRY1的光激活机制。本研究对上述假说的唯一遗传学证据,以及该假说近期的补充解释——ATP促进CRY体内光还原反应假说均提出了挑战。研究结论对进一步揭示CRY光激活机制提供了重要实验支撑。
PNAS是被引用次数最多的综合学科文献之一,亦是公认的世界四大名刊(Cell,Nature,Science,PNAS)之一,百年经典期刊。本研究成果在该刊发表,显示出国际合作的强大优势,也表明植物科学学院的科研水平上了一个新台阶。
本研究主要由吉林大学植物科学学院高洁博士、边鸣镝副教授,福建农林大学王旭,美国俄亥俄州州立大学张梦等完成。