Current Biology | UBP12和UBP13去泛素酶影响CRY2蓝光受体的稳定性，从而调控拟南芥的生长

光是一种重要的外部信号，由隐花色素（CRY）蓝光受体所感知并调节植物和动物的生长和生物钟。然而，CRYs如何解释光量来调节植物的生长目前仍然不为人知。此外，CRY2蛋白水平和活性在光照下受到严格调控;然而，精细控制CRY2水平的分子机制尚不清晰。但是他们发现，在拟南芥中，UBP12和UBP13两个去泛素酶在光照下与CRY2发生物理互作。UBP12/13通过促进CRY2泛素化和周转，负向调控CRY2，从而调节下胚轴的生长。当UBP12/13被扰乱或超表达时，其生长和发育在蓝光下明显受到了影响，这表明它们与CRY2一起发挥作用。UBP12/13也与COP1相互作用并稳定COP1蛋白，而COP1是CRY2周转所必需的一个蛋白。作者结合遗传和分子数据所支持的一个机制模型，该模型表明UBP12/13与CRY2和COP1相互作用，导致COP1蛋白的稳定。稳定的COP1蛋白在蓝光下促进CRY2蛋白的泛素化和降解。尽管去泛素酶研究了几十年，但对其活性如何被调控这方面的了解仍然有限。总之，作者的研究结果提供了一个包含隐花色素和去泛素化酶的框架，以感知和传递光信号，在最佳时间控制植物的生长。

近期，美国冷泉港实验室科研团队在国际学术期刊Current Biology上发表了题为“UBP12 and UBP13 deubiquitinases destabilize the CRY2 blue light receptor to regulate Arabidopsis growth”的研究论文。CRY2水平和活性对植物在光照下的生长至关重要，尤其是在光形态建成过程中，这是一个新萌发的幼苗建立自己的光自养过程。泛素化对CRY2水平的精确控制分子机制尚不清晰。在本研究中，他们确定了UBP12和UBP13介导的CRY2降解调控是一种光下调节下胚轴生长的机制。然而，出乎意料的是，UBP12/13在这一过程中的关键功能并不依赖于其去泛素化活性来稳定和阻止CRY2的降解。相反，UBP12和UBP13通过稳定COP1蛋白间接介导CRY2降解。在UBP12和UBP13被扰乱或超表达的幼苗中，特别是在蓝光中，下胚轴的生长会受到破坏。在蓝光中，COP1蛋白的稳定促进了CRY2的泛素化和降解，这种抑制CRY2的机制在目前报道的机制中并不常见。CRY2-UBP12/13-COP1调控对优化植物生长发育尤为重要。

UBP13的MATH结构域和催化活性是调控下胚轴生长所必需的，为了深入了解UBP12/13在CRY2蛋白调控中的作用，他们建立了cry2ubp12ubp13三重突变体。在蓝光中cry2ubp12ubp13的下胚轴长度与cry2相似(图1A)，说明cry2和UBP12/13共同调控下胚轴的生长。由于UBP12和UBP13的缺失增加了CRY2水平，导致在蓝光中幼苗的下胚轴过度敏感，他们研究了在ubp12ubp13中超表达CRY2是否会进一步减少ubp12ubp13的下胚轴长度。与单一的CRY2oe和ubp12ubp13相比，CRY2oe表现出更强的下胚轴抑制作用(图1A)，这表明CRY2的丰度和稳定性增加。

到目前为止，他们的数据表明，UBP12/13-CRY2复合物可能调节另一种蛋白的活性，这反过来可能破坏CRY2的稳定。他们推断其中一个候选者是COP1蛋白，因为它是CRY2周转的一部分。因此，他们继续测试UBP12/13是否影响COP1蛋白。首先，他们发现FLAG-UBP13免疫沉淀Myc-COP1，表明它们直接接触。此外，他们发现FLAG-UBP13在体外同时免疫沉淀Myc-COP1和Myc-CRY2，表明它们能够形成由CRY2、UBP13和COP1组成的三元复合物(图2A)。他们确定UBP13-COP1的相互作用优先发生在细胞核中。植物提取物免疫共沉淀显示，UBP13- 6xHA和UBP13ΔMATH-6xHA均与COP1- 6xHis - 3xFLAG相互作用(图2B)，这表明，介导UBP13- CRY2相互作用的MATH结构域对于UBP13与COP1的接触并不是必需的。我们观察到，在体外存在Myc-CRY2的情况下，对FLAG-UBP13进行免疫沉淀，光照下与黑暗下相比，Myc-COP1增加，这与之前的一篇报道一致，即光照增强了COP1-CRY2相互作用。

在最优光形态形成过程中(中间)，CRY2-UBP12/13复合物招募COP1 E3泛素连接酶，UBP12/13在蓝光下稳定COP蛋白1，这种稳定的COP1蛋白然后靶向CRY2降解，从而出现最佳的下胚轴生长。由于COP1缺乏稳定性，UBP12/13的缺失导致了CRY2水平升高。因此，ubp12ubp13的下胚轴表型类似于CRY2oe(右)。因此，UBP12/13活性的增加导致COP1蛋白的稳定性增强，导致CRY2的泛素化和降解，因为ubp13幼苗具有与CRY2突变体类似的蓝光不敏感表型(左)。

总之，作者结合的分子和遗传数据表明，UBP13在物理上与COP1以及CRY2相互作用。此外，UBP12/13是蓝光中COP1的稳定性和活性所必需的。然后，稳定的 COP1 在 蓝光下促进光活性CRY2的泛素化和周转以调节下胚轴的生长。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982222008491#!

转自：植物生物技术Pbj

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