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2022年3月3日,葡萄牙波尔图大学Herlander Azevedo 团队在Plant Physiology 杂志发表了题为 SUMO E3 Ligase SIZ1 connects sumoylation and reactive oxygen species homeostasis processes in Arabidopsis 的研究论文,文章研究发现,在拟南芥中,SUMO化和活性氧对蛋白质的修饰是相互调节的,并且SUMO化酶SIZ1 能够通过控制基因表达,在这一相互调节中发挥关键作用。
类泛素修饰肽 SUMO 是植物对多种环境刺激响应的调节因子。许多外部胁迫的一个共同特征是产生活性氧(ROS)。考虑到 SUMO 结合物在响应外部氧化刺激时会迅速积累,ROS 和SUMO化很可能在分子和调节水平上汇聚。
本研究以拟南芥主要 SUMO 结合增强子 E3 连接酶 SAP AND MIZ 1 (SIZ1) 的缺失突变体为模型,对 SUMO-ROS 关系进行了探索。研究表明,SIZ1参与了外源和内源性活性氧诱导的SUMO 结合物的增加。在siz1中,幼苗对氧化胁迫敏感,突变体在整个发育过程中积累了不同的活性氧。研究还表明,过氧化氢和超氧化物稳态的失调 (而非单线态氧),部分是由于siz1 中的 SA 积累。此外,转录组分析有一个突出的转录信号,该信号显示,siz1与单线态氧稳态有关。随后,研究者观察到siz1表现出叶绿体形态缺陷并改变了能量耗散活性 (energy dissipation activity),并建立了叶绿素前体 PChlide 与原叶绿素氧化还原酶 A (PORA, PROTOCHLOROPHYLLIDE OXIDOREDUCTASE A) 失调之间的联系,其中PORA 是导致单线态氧过量产生的基因。最后,网络分析揭示了PORA的转录控制与依赖 SIZ1 的SUMO化之间已知的和额外的关联。
SIZ1对水杨酸(SA)依赖性和非依赖性活性氧(ROS)稳态调节的模型
综上,本研究将SUMO化 (特别是SIZ1) 与叶绿体功能的控制联系起来,并将SUMO化作为参与ROS 稳态和信号传导事件的分子机制。
文章链接:https://doi.org/10.1093/plphys/kiac085
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