在柑橘果实色泽调控研究中取得新进展
近日，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室邓秀新院士团队在The Plant Cell 杂志在线发表题为“Jasmonate Activates a CsMPK6-CsMYC2 Module that Regulates the Expression of β-citraurin Biosynthetic Genes and Fruit Coloration in Orange (Citrus sinensis)”的研究论文。该研究揭示了茉莉酸通过激活CsMPK6-CsMYC2模块调控柑橘果皮着色的分子机制。
红皮柑橘因果实外观色泽明亮艳丽广受消费者青睐。实践中，红皮柑橘果实采收时常因果皮着色不均匀或转红不充分，导致果实外观品质降低，商品价值大打折扣，该问题在早熟红皮柑橘品种及栽培环境欠佳的地区尤为突出。类胡萝卜素（carotenoids）是一类影响柑橘果皮色泽的主要天然色素，课题组前期研究证实橙红色的类胡萝卜素β-柠乌素（β-citraurin）是‘纽荷尔’脐橙等红皮柑橘品种果皮中积累的主要特征色素，CCD4b是β-柠乌素合成途径关键基因(Zheng et al., 2019)。目前柑橘中β-柠乌素生物合成调控的研究较少，因此研究β-柠乌素生物合成的调控机制可为解决因品种或栽培条件不佳等因素导致的柑橘果实着色差问题提供解决方案。
研究发现在果实发育与成熟过程中，茉莉酸（JA）、茉莉酸-异亮氨酸结合物（JA-Ile）含量变化与β-柠乌素的积累模式相同。外源茉莉酸甲酯（MeJA）处理‘纽荷尔’脐橙果实显著促进果皮内源JA及JA-Ile生成，促进柑橘果皮着色。JA信号途径核心转录因子CsMYC2受MeJA处理诱导，并结合β-柠乌素合成途径关键基因CsCCD4b等基因启动子，正调控相关基因表达以促进β-柠乌素合成与积累。同时CsMYC2激活磷酸激酶CsMPK6表达。CsMPK6与CsMYC2蛋白水平互作，一方面降低CsMYC2对其下游基因启动子的结合活性，另一方面磷酸化CsMYC2促进其蛋白降解。这一负反馈调节机制精准调控柑橘对JA的响应，有效避免了果实对JA的过度响应。综上，该研究揭示了植物激素茉莉酸通过激活CsMPK6-CsMYC2模块促进β-柠乌素积累及柑橘果皮着色的分子机制，为柑橘果实色泽品质的形成与改良提供理论和实践基础。
果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室邓秀新院士课题组博士后岳鹏涛为论文第一作者，邓秀新院士为通讯作者。团队成员柴利军教授，叶俊丽副研究员，谢宗周高级工程师参与了研究。华中农业大学Robert Larkin教授为论文提供建议。课题组研究生蒋政华、孙权（现山东农业大学博士后）、魏冉冉、尹映紫也参与该研究。
论文链接：
https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac363/6931829?searchresult=1
在天然水蛭素治疗血栓研究上获进展
近日，华中农业大学理学院韩鹤友教授团队通过仿生纳米递送天然水蛭素，实现了无创溶栓和有效抗凝。相关成果以“Biomimetic Nanoplatelets to Target Delivery Hirudin for Site-Specific Photothermal/Photodynamic Thrombolysis and Preventing Venous Thrombus Formation”和“Platelet-Covered Nanocarriers for Targeted Delivery of Hirudin to Eliminate Thrombotic Complication in Tumor Therapy”为题，在线发表在Small和ACS Nano杂志上。本研究创建了一种基于血小板膜的仿生纳米递送平台，将水蛭素靶向递送至血栓部位，实现了无创溶栓和有效抗凝。
血栓对人体健康造成的危害很大，包括对脑、心脏、肺部、肾脏及下肢血管等造成的危害。临床上治疗血栓主要是手术干预和溶栓，其中手术的缺点是侵入性、不方便、治疗费用和治疗风险等；而注射药物溶栓或抗血栓成为优选的治疗方法，但其受药物半衰期短的限制，多数抗血栓药物被迫在短期内以高剂量重复给药以获得有效的溶栓作用，结果导致出血及并发症等。因此，有效、安全、非药物溶栓的纳米治疗倍受关注。
水蛭（又称蚂蟥），主要生长在湖泊、河流等湿地环境，是经典的活血化瘀中药，《神农本草经》中记载水蛭有活血、散淤和通经的功效。水蛭素是从水蛭唾液腺提取的主要活性物质，由65或66个氨基酸残基组成的单链多肽。水蛭素是天然的凝血酶特异性抑制剂，具有很强的抗凝血活性，并且耐高温。水蛭素是直接抗凝血酶的药物，与肝素不同，水蛭素直接与凝血酶结合形成不可逆的复合物，其抗凝作用不仅具有特异性，而且抗凝效果显著。
纳米递送平台治疗血栓需要解决以下三大问题：一是纳米药物在血栓部位的高浓度富集。二是溶栓药物可引起不良组织或部位出血，甚至引起其他心血管疾病或器官损害。利用血栓部位的特殊微环境，提供仿生纳米给药系统，实现药物只能在血栓部位靶向释放，克服生物屏障并提高药物的治疗指数。三是实时成像不仅可以将血栓斑块与其他正常组织区分开来，还可以提供血栓的详细信息。因此，影像引导下的治疗是个性化治疗的关键因素。
血小板膜(PM)具有聚集血栓斑块的能力，可将其用于仿生纳米给药治疗血栓。如图1所示，韩鹤友教授团队采用短期溶栓与长期抗凝相结合的策略，搭建了一种具有血小板膜修饰的卟啉共价有机框架纳米平台，黑色素（源自墨鱼）共价接枝卟啉COF，将水蛭素加载到的孔中，并进一步涂覆血小板膜，以获得 HMPC@PM（图 1a）。水蛭素可靶向递送至血栓部位，在激光照射下，通过热疗和活性氧进行无创伤溶栓治疗。这种双模式溶栓有效地避免了来自破碎纤维蛋白的微小碎片的再栓塞。更为重要的是缓慢释放的水蛭素的可有效防止血栓复发（图1b）。
图1. HNPC@PM 仿生纳米递送平台制备及其水蛭素溶栓机制
图2. MAHP仿生纳米递送平台制备及其同时治疗肿瘤和肿血栓
ACS Nano杂志发表文章的题目为Platelet-Covered Nanocarriers for Targeted Delivery of Hirudin to Eliminate Thrombotic Complication in Tumor Therapy”，如图2所示，论文研究开发了一种血小板膜修饰的仿生MnOx/Ag₂S纳米花平台(MAHP)，结果显示，血小板膜的修饰后可显著延长药物血液循环时间，MAHP具有良好的血栓和肿瘤的靶向能力，实现了肿瘤治疗和血栓治疗的双重功能。
综上，本研究工作为治疗血栓相关疾病提供了新的思路。
华中农业大学博士研究生李书挺、张凯和马召玉为该研究共同第一作者（Small），韩鹤友教授为论文的通讯作者。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/smll.202203184
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c06666
在亮氨酸调节自噬研究中取得新进展
近日，农业微生物学全国重点实验室、湖北洪山实验室、华中农业大学动物育种与健康养殖前沿科学中心晏向华教授团队研究成果以“Lysine crotonylation regulates leucine-deprivation-induced autophagy by a 14-3-3ε-PPM1B axis”为题在Cell Reports发表，研究揭示了亮氨酸通过赖氨酸巴豆酰化修饰途径调节自噬起始过程的分子机制。
生猪精准饲养的重要前提之一是尽可能多地解析营养物质在体内的消化、吸收和代谢过程中的生化代谢途径及其营养生理功能。亮氨酸作为猪必需氨基酸之一，主要功能之一是作为底物参与蛋白质合成，近年还发现其可作为信号分子参与营养物质代谢过程。当机体处于亮氨酸饥饿等营养物质缺乏的应激状态时，自噬过程会被激活，自噬体包裹待降解的底物与溶酶体融合，内容物在溶酶体水解酶的作用下被降解，降解产生的小分子营养物质会重新被机体吸收利用，以满足应激条件下的营养需要，维持机体稳态。亮氨酸饥饿诱导的自噬过程受到多种蛋白质翻译后修饰的严格调控，然而是否有新型翻译后修饰形式参与其中尚不清楚。
研究人员首先鉴定到亮氨酸饥饿过程中赖氨酸巴豆酰化修饰显著上调，当饲喂亮氨酸饥饿日粮一周后动物肝脏巴豆酰化修饰水平亦显著增加。巴豆酰化修饰激活剂NaCr处理提高巴豆酰化修饰的同时，会激活细胞自噬过程的发生。因此，这一结果提示巴豆酰化修饰在体外或体内都与自噬水平呈现正相关的关系。
接下来，研究人员通过赖氨酸巴豆酰化修饰蛋白质组学鉴定到了一系列受亮氨酸调控的巴豆酰化修饰蛋白。通过生物信息学数据及验证试验，进一步发现14-3-3ε 蛋白的K73和K78巴豆酰化修饰可能在亮氨酸饥饿诱导自噬过程中发挥重要作用。14-3-3ε蛋白巴豆酰化缺失突变K73R和K78R可显著抑制细胞自噬过程的发生。通过14-3-3ε蛋白巴豆酰化修饰分子动力学模拟试验，K73和K78巴豆酰化修饰可显著增加蛋白质分子构象不稳定性，使蛋白质分子二级结构处于一种无序的状态。
最后，研究人员鉴定到PPM1B蛋白是14-3-3ε蛋白下游效应分子，该蛋白与14-3-3ε蛋白的互作会在亮氨酸饥饿处理后消失，PPM1B与14-3-3ε的互作又受到HDAC7调节的巴豆酰化修饰的调控，而PPM1B是自噬起始因子ULK1的磷酸酶。综上，该研究揭示了亮氨酸缺失首先抑制HDAC7活性，上调14-3-3ε蛋白的巴豆酰化修饰水平，促使PPM1B蛋白与其发生解离，释放的PPM1B去磷酸化ULK1，进而激活自噬起始过程的发生的分子机制，为生猪精准饲料配方设计提供理论基础。
农业微生物学全国重点实验室、湖北洪山实验室、动物育种与健康养殖前沿科学中心博士研究生郑子龙为第一作者，上海交通大学医学院钟清教授和华中农业大学动物科技学院动物医学院晏向华教授为共同通讯作者。
论文链接:
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(22)01742-9
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华中农业大学官方微信（微信号：hzau_news_center）
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