環境溫度調控藍光受體隱花素蛋白穩定性的機制

　　9月1日，The Plant Cell在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員劉宏濤研究組完成的題為Light-Response Bric-A-BracK/Tramtrack/Broad proteins mediate cryptochrome 2 degradation in response to low ambient temperature的研究論文，揭示了環境溫度能夠調控藍光受體隱花素CRY蛋白穩定性，并找到介導CRY蛋白降解的E3泛素連接酶LRB。

　　自然條件下光和溫度通常協同變化，共同調控了植物伸長、開花時間、內源生物鐘、種子萌發、株型等重要性狀。隱花色素（CRYs）是一類光裂解酶類似的藍光受體，最初在擬南芥中發現，后來在幾乎所有物種中都被發現。劉宏濤研究組此前發現，藍光受體隱花素CRY不僅參與藍光響應，也參與溫度響應。藍光和溫度信號可以通過使用相同的信號分子PIF4（Ma et al., 2016）共同調控伸長，藍光還可以通過調控冷誘導蛋白COR27和COR28的表達量而參與低溫響應，平衡植物發育與抗冷（Li et al., 2016）。COR27和COR28參與調控植物暗形態建成和光形態建成過程（Li et al., 2020）。然而，CRY本身是否受到溫度調節仍然未知。

　　劉宏濤研究組發現，CRY2蛋白穩定性受環境溫度調控，CRY2蛋白在低環境溫度下通過26S蛋白酶體途徑被降解。與此一致，CRY2在低環境溫度下表現出高水平的泛素化修飾。CRY2在低環境溫度下的降解僅在藍光下發生，并不發生在紅光或黑暗條件下，表明CRY2在低環境溫度下的降解依賴于藍光，只有被藍光激活的CRY才能在低溫下降解。此外，低環境溫度促進E3泛素連接酶Bric-a-BracKk/Tramtrack/Broad（LRB）與CRY2的相互作用，以調節其泛素化修飾和蛋白質穩定性從而響應環境溫度。LRB通過調節CRY2的蛋白穩定性促進高溫誘導的擬南芥下胚軸伸長。結果表明，CRY2的積累不僅受藍光的調節，而且受環境溫度調節，且LRB在低溫下負責CRY2的降解。高溫穩定CRY2，CRY2作為溫度響應負調節器發揮功能。

　　研究工作得到國家自然科學基金委員會、中科院和上海市科學技術委員會等的資助。

　　低溫促進藍光激活的CRY2蛋白降解，E3泛素連接酶LRB調控低溫下CRY的泛素化修飾及降解