拟南芥对蓝光响应的隐花色素

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1、拟南芥对蓝光响应的隐花色素（CRY2）核小体的形成与CRY2的蓝光依赖性退化有关摘要：拟南芥隐花色素（CRY2）对花萌发的光周期有促进作用，对蓝光下胚轴伸长有抑制作用。据推测，由于光激发，CRY2的C-末端从N-端PHR的域脱离，从而形成cry2的去阻遏。为了检验这一假设，我们分析了绿色荧光蛋白（GFP）与CRY2在N端或者C端融合的活性。GFP-CRY2发挥光依赖的生化和生理活动与内源性的CRY2相似，而CRY2-GFP表明这两个基因生化和生理活动的组成性。CRY2-GFP是结构性磷酸化，它促进了黑暗和光下的去黄化，并激活的长日照和短

2、日光照花芽分化。这些结果与假设是一致的，即光激发致使CRY2的C-末端从PHR域脱离，并激活CRY2。令人惊讶的是，我们发现，CRY2-GFP，形成了独特的蓝光响应核小体，而不是GFP-CRY2。与GFP-CRY2或内源性的CRY2相比，CRY2-GFP的降解使其对蓝光的应答显著变缓，这表明核小体的形成是由于光激发未降解的CRY2-GFP的积累。根据这一解释，我们发现，在26S-蛋白酶抑制剂（能够阻止蓝光依赖性的CRY2降解）的存在下，GFP-CRY2和内源性CRY2形成了核小体。引言隐花色素是蓝光受体，介导植物和动物的生长发育及其生物

3、钟的光调节。拟南芥隐花色素CRY1和CRY2的主要功能分别是调解蓝光下胚轴伸长和促进花芽分化的光周期，虽然两个光受体的功能也有重叠。隐花色素有两个域，负责光吸收的N端PHR域（光修复酶同源区），和可能充当效应结构域的C端区域。相关的隐花色素光活化的分子机制还不十分清楚。几个有趣的假说被提出来，解释了在拟南芥中隐花色素的早期信号转导过程的不同方面。这些研究表明，涉及隐花色素的植物信号转导的早期阶段与几个不同的分子反应有关。例如，隐花色素黄素生色团的光还原反应（完全氧化的FAD到中间激发态FADH）与他们的生理活动有关。另一方面，光激发的隐

4、花色素分子可能结构发生改变，以触发其磷酸化，从而导致它与其它信号蛋白在一个开放的构象中互作来调节基因表达和反应，最终导致光受体的泛素/26S蛋白酶体的降解。然而，开放构象假说提出了主要基于敲除隐花色素的转基因植株中表达融合蛋白片段的研究，并没有证实存在隐花色素同源蛋白。大多植物的隐花色素是核蛋白质。拟南芥CRY1的表达产物穿梭于细胞核和细胞质之间，并在两个位置起作用。而CRY2在细胞核中完成其翻译后的生命周期。然而，CRY2在细胞核哪个部位履行其功能和/或修饰与降解仍不清楚。据发现，CRY2与红色荧光蛋白在烟草的原生质体中瞬时表达形成了

5、斑点，也认为是核小体。由CRY2-RFP形成的核小体在形态上与红色/远红光受体光敏色素A和光明色素B的核小体类似。CRY2和phyB在光依赖性核小体里互作，支持了两感光受体功能相互依存的方式起作用的假设。另一方面，它也知道，E3泛素连接酶COP1与GUS-CCT1（C端CRY1域）的融合蛋白相互作用。像哺乳动物细胞泛素/蛋白酶体结构的某些成分，拟南芥COP1能够形成核小体和吸收GFP-CCT1进入到核小体。可以猜想，隐花色素，光敏色素，和COP1可能通过同如被定义为核小体的超级蛋白复合物协作而产生互作。然而，CRY2的亚细胞定位和功能/

6、调节的关系似乎更复杂。例如，据报道，在拟南芥中内源性的CRY2和瞬时或稳定表达生理活性的GFP-CRY2和GFP-CRY1融合蛋白没有核小体形成。此外，无论COP1与CRY2特异互作，还是作为CRY2的主要E3泛素连接酶仍存在争议。在白化苗暴露于蓝光下，CRY2是被泛素化且被26S蛋白酶体降解，但在E3泛素连接酶在这个过程所起的作用尚不清楚。虽然在两个cop1的弱等位基因突变体中（cop1-4andcop1-6），CRY2依赖蓝光性降解受到抑制，但是CRY2仍然会在COP1无效突变体（COP1-5）中降解。这些结果表明，需要有更多的研究

7、来阐明伴随着CRY2感光体不同的生化反应的亚细胞定位和与相关机制。为了证实隐花色素同源蛋白构象假说，我们研究了两个融合蛋白，CRY2-GFP和GFP-CRY2。令我们惊讶的是，我们发现CRY2-GFP，而不是GFP-CRY2，在暴露于蓝光下的白化苗中形成明显的核小体。CRY2-GFP形成核小体的反应与融合蛋白对蓝光应答而产生的降解的延迟相关。结果显示，不形成核小体的GFP-CRY2在26S蛋白酶抑制剂抑制的存在下形成核小体。此外，我们还观察到明显的不同，虽然在蓝光应答下，内源性CRY2形成核小体相对薄弱，但是，在蛋白体抑制剂的存在下，内

8、源性CRY2形成核小体明显增强。我们推测，cry2核小体可能是与光受体的蓝光诱导降解有关的超分子复合物。结果CRY2-GFP（GFP与CRY2的C端融合）抑制光受体的生理活动基于利用截断隐花色素片段在转基因