生物学国际权威期刊《基因与发育》（Genes & Development）于2011年4月21日在线发表了上海交通大学农业与生物学院植物明升体育app研究所杨洪全教授团队最新研究成果：依赖于蓝光的CRY1与SPA1相互作用突显了动态的光信号转导机理。
光是最重要的环境因子之一，它不仅是植物光合作用的能量来源，同时也是植物生长发育的信号来源。植物通过内在感应光的信号分子——光受体介导的信号转导途径来调控植物的生长发育。在模式植物拟南芥中至少存在3 类光受体：蓝光受体隐花色素 (CRY) 、蓝光受体向光素（PHOT），以及红光/远红光受体光敏色素（PHY）。其中蓝光受体CRY是重要的光受体，在植物中调控光形态建成、开花时间、生物节律性、气孔开放和气孔发育等重要生理过程。此外，CRY在动物中也参与调控生物节律性。
拟南芥蓝光受体CRY（包含CRY1和CRY2）信号转导机理涉及与一个含有锌指结构域的E3泛素连接酶——COP1的直接蛋白相互作用。其作用的后果是，抑制COP1的活性，使其底物HY5（转录因子）发生积累，从而促进光形态建成。但到目前为止，除了COP1之外，尚不清楚在CRY1信号转导途径中是否还存在其它直接相互作用的下游信号转导因子，以及CRY1信号转导是否涉及依赖于蓝光的生化机理。该研究通过酵母双杂交系统，发现拟南芥CRY1和CRY2都与SPA1发生依赖于蓝光的直接蛋白相互作用：在黑暗条件下CRY1和CRY2与SPA1不能发生相互作用，而蓝光照射促进它们的相互作用，并且随着蓝光照射强度的增加或照射时间的延长而增强；体内蛋白质共定位分析表明，CRY1和CRY2与SPA1在拟南芥原生质体和洋葱表皮细胞核内均发生共定位；免疫共沉淀分析（Co-IP）表明，在拟南芥中CRY1与SPA1只能在蓝光照射条件下发生相互作用，而在黑暗处理、红光和远红光照射条件下它们均不能发生相互作用。这种蓝光诱导的CRY1——SPA1相互作用是一个十分灵敏的过程，短至30秒的蓝光处理即可导致明显的相互作用，并且随着蓝光照射强度的增加或照射时间的延长而增强；以前的研究表明，SPA家族有4个成员：SPA1、SPA2、SPA3和SPA4。它们都是光形态建成的负调控因子，通过共同作用促进COP1的活性。SPA1 SPA2 SPA3 SPA4四突变体与COP1具有相似的组成型光形态建成的表型。该研究构建了CRY1 SPA1 SPA2 SPA3 SPA4五突变体，以及CRY2 SPA1 SPA2 SPA3和CRY2 SPA1 SPA3 SPA4四突变体，并通过遗传关系分析，发现SPA1、SPA2、SPA3和SPA4在遗传上位于CRY1和CRY2的下游调控光形态建成、气孔发育和光周期开花时间；酵母三杂交系统和植物体内免疫共沉淀分析表明，蓝光诱导的CRY1——SPA1相互作用导致COP1与SPA1的结合受到抑制，从而促进COP1——SPA1复合体的解离。这一系列由蓝光诱导的生化过程的后果是，导致COP1的活性下降，其底物HY5蛋白的稳定性增强而发生积累，最终促进光形态建成。因此，由蓝光诱导的CRY1与SPA1的相互作用及其由此导致的COP1——SPA1复合体的解离突显了CRY1信号转导的动态特征。
杨洪全教授研究团队的助理研究员连红莉博士为该论文的第一作者，该研究得到了国家自然明升体育app基金委、农业部和上海市科委的经费支持。（来源：上海交通大学）
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