Activation and negative feedback regulation of SlHY5 transcription by the SlBBX20/21–SlHY5 transcription factor module in UV-B signaling

第一作者：Guoqian Yang

第一单位：上海交通大学

第一通讯：Ruohe Yin

 Abstarct 

背景回顾：In tomato (Solanum lycopersicum) and other plants, the photoreceptor UV RESISTANCE LOCUS 8 (UVR8) regulates plant UV-B photomorphogenesis by modulating the transcription of many genes, the majority of which depends on the transcription factor ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5). HY5 transcription is induced and then rapidly attenuated by UV-B. 

在番茄和其它植物中，光受体UVR8通过调控许多基因的转录，来控制植物的UV-B光形态建成，而这些受到UVR8调控的基因中大部分都依赖于转录因子HY5。HY5基因的转录受到UV-B的诱导，然后迅速减弱。

提出问题：However, neither the transcription factors that activate HY5 transcription nor the mechanism for its attenuation during UV-B signaling is known. 

但是在UV-B信号转导通路中，无论是激活HY5转录的转录因子，还是随后HY5迅速减弱的机制，这些目前都还不清楚其分子机理。

主要发现：Here, we report that the tomato B-BOX (BBX) transcription factors SlBBX20 and SlBBX21 interact with SlHY5 and bind to the SlHY5 promoter to activate its transcription. 

本文中，作者报道了番茄的BBX转录因子SlBBX20和SlBBX21与SlHY5互作，结合到SlHY5基因的启动子上激活该基因的表达。

结果1-SlBBX20/21功能冗余：UV-B-induced SlHY5 expression and SlHY5-controlled UV-B responses are normal in slbbx20 and slbbx21 single mutants, but strongly compromised in the slbbx20 slbbx21 double mutant. Surprisingly, UV-B responses are also compromised in lines overexpressing SlBBX20 or SlBBX21. 

UV-B诱导的SlHY5基因表达和SlHY5控制的UV-B响应在slbbx20或者slbbx21单突植株中都表现正常，但是在slbbx20 slbbx21双突植株中则受到较大程度的减弱。令人惊讶的是，UV-B响应在过表达SlBBX20或SlBBX21的株系中也会被减弱。

结果2-SlBBX20激活SlHY5，SlHY5抑制SlHY5：Both SlHY5 and SlBBX20 bind to G-box1 in the SlHY5 promoter. SlHY5 outcompetes SlBBX20 for binding to the SlHY5 promoter in vitro, and inhibits the association of SlBBX20 with the SlHY5 promoter in vivo. Overexpressing 35S:SlHY5-FLAG in the WT background inhibits UV-B-induced endogenous SlHY5 expression. 

SlHY5和SlBBX20否能够结合到SlHY5基因启动子的G-box1基序上。体外试验中，SlHY5结合SlHY5基因启动子的能力要强于SlBBX20，在体内则会抑制SlBBX20与SlHY5基因启动子的结合。在野生型背景下过表达35S:SlHY5-FLAG会抑制UV-B诱导的内源性SlHY5基因的表达。

结论：Together, our results reveal the critical role of the SlBBX20/21-SlHY5 module in activating the expression of SlHY5, the gene product of which inhibits its own gene transcription under UV-B, forming an autoregulatory negative feedback loop that balances SlHY5 transcription in plants.

综上，本文的研究结果揭示了紫外照射下，SlBBX20/21-SlHY5模块在激活SlHY5基因表达中的重要作用，转而SlHY5基因表达的产物SlHY5蛋白反过来会抑制本身基因的表达，从而形成了一个平衡SlHY5基因转录的自调控负反馈环。

** 尹若贺 **

doi: https://doi.org/10.1093/plcell/koac064

Journal: The Plant Cell

Published date: February 21, 2022​