植物利用光進(jìn)行生長被很多人視為理所當(dāng)然的事,，實(shí)際上我們對于其中的機(jī)制所知并不多,。美國科學(xué)家進(jìn)行的一項(xiàng)最新研究,，揭示了參與植物光反應(yīng)蛋白的特殊生成機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)大大提高了人們對于植物光反應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制的認(rèn)識,。相關(guān)論文11月23日發(fā)表于《科學(xué)》（Science）雜志上,。
此次研究由美國國家科學(xué)基金會（NSF）資助，領(lǐng)導(dǎo)者是美國鮑依斯·湯普森植物研究所（Boyce Thompson Institute for Plant Research）的Haiyang Wang,。研究人員利用擬南芥（Arabidopsis）作為實(shí)驗(yàn)對象,，發(fā)現(xiàn)擬南芥在未暴露于光之前，就為光反應(yīng)作了準(zhǔn)備,。這種準(zhǔn)備包括產(chǎn)生一對緊密相關(guān)的蛋白——FHY3和FAR1,，這兩種蛋白的產(chǎn)生會提升另一對蛋白（FHY1和FHL）的含量。之前的研究已經(jīng)確定,，F(xiàn)HY1和FHL是植物光反應(yīng)的關(guān)鍵參與蛋白,。
Wang說，植物這種為光反應(yīng)儲存蛋白的行為,，就好比是旅行者在夜晚為汽車加滿油,，以方便在天一亮就踏上旅程。
雖然之前的研究已大致確定了植物光反應(yīng)的步驟,，不過FHY3和FAR1調(diào)節(jié)光反應(yīng)機(jī)制的發(fā)現(xiàn)為科學(xué)家理解這一過程提供了新的視角,。
此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)FHY3和FAR1蛋白與光敏色素A之間存在一個負(fù)反饋環(huán)（negative feedback loop）,，即細(xì)胞核中積聚的光敏色素A越多,，產(chǎn)生的FHY3 /和FAR1蛋白就越少，這樣輸入細(xì)胞核的光敏色素A就越少,。Wang說：“這一反饋環(huán)就像是一個內(nèi)置的剎車,，限制了光反應(yīng)的流動。”
研究人員還發(fā)現(xiàn),，F(xiàn)HY3 和 FAR1蛋白與某些酶之間存在相似性，這些酶是由跳躍基因（jumping genes）產(chǎn)生的,。研究人員認(rèn)為,，這表明，F(xiàn)HY3和FAR1蛋白可能是由跳躍基因進(jìn)化來的,。如果確實(shí)如此,，那么可能正是這一重要的進(jìn)化過程幫助開花植物在地球上生存下來。（科學(xué)網(wǎng) 梅進(jìn)/編譯）
原始出處:
Science 23 November 2007:
Vol. 318. no. 5854, pp. 1302 - 1305
DOI: 10.1126/science.1146281
Transposase-Derived Transcription Factors Regulate Light Signaling in Arabidopsis
Rongcheng Lin,1 Lei Ding,1 Claudio Casola,2 Daniel R. Ripoll,3 Cédric Feschotte,2 Haiyang Wang1*
Plants use light to optimize growth and development. The photoreceptor phytochrome A (phyA) mediates various far-red light–induced responses. We show that Arabidopsis FHY3 and FAR1, which encode two proteins related to Mutator-like transposases, act together to modulate phyA signaling by directly activating the transcription of FHY1 and FHL, whose products are essential for light-induced phyA nuclear accumulation and subsequent light responses. FHY3 and FAR1 have separable DNA binding and transcriptional activation domains that are highly conserved in Mutator-like transposases. Further, expression of FHY3 and FAR1 is negatively regulated by phyA signaling. We propose that FHY3 and FAR1 represent transcription factors that have been co-opted from an ancient Mutator-like transposase(s) to modulate phyA-signaling homeostasis in higher plants.
1 Boyce Thompson Institute for Plant Research (BTI), Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA.
2 Department of Biology, University of Texas, Arlington, TX 76019, USA.
3 Computational Biology Service Unit (CBSU), Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA.
* To whom correspondence should be addressed. E-mail: [email protected]
