CLE多肽在拟南芥根端分生组织激活BAM1/BAM2受体蛋白的分子机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31571494
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    61.0万
  • 负责人：
    郭永峰
  • 依托单位：
    中国农业科学院烟草研究所
  • 学科分类：
    C1201.干细胞基础研究
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Plants form most of their organs through post-embryogenetic development. As the source of continuously generated new organs, a population of stem cells are constantly maintained at various types of meristems throughout the lifespan of a plant. The CLAVATA3(CLV3)/ESR-related (CLE) peptide signals play a key role in the regulation of stem cell homeostasis, organogenesis and morphogenesis in plants. Previous studies by this applicant indicated that the plasma membrane-localized LRR-receptor-like kinases perceive CLE signals in the form of two receptor complexes, a CLV1/BAM1/BAM2 multimer and a CLV2-CORYNE multimer. How these receptor proteins initiate intracellular signal relay after ligand perception, however, is not clear. In this proposed study, using Arabidopsis root apical meristem as a model system, the mechanisms of receptor activation by CLE peptides will be investigated through 3 different aspects including subcellular localization, phosphorylation status of the receptor proteins and receptor complex formation. To this end, genetic, biochemical and cell biological approaches will be used to analyze changes of the Arabidopsis CLE receptor proteins BAM1 and BAM2 after CLE treatments. Effects of these changes on phenotypic read-outs will be determined to evaluate the significance of the CLE-induced changes on signal transduction. Results from this study will for the first time elucidate the molecular and cellular mechanisms of receptor activation by CLE peptide signals, which will facilitate further understanding of the intracellular signal relay initiated by CLE ligand binding.
植物大部分器官通过胚后发育形成，位于各类分生组织的干细胞是植物能够终生生长、持续发育形成新的器官和组织的基础。CLAVATA3(CLV3)/ESR-related(CLE)多肽信号在维持植物干细胞群动态平衡、器官发生和形态建成中起关键的调控作用。申请人以前的研究表明位于质膜上的LRR受体蛋白激酶CLV1/BAM1/BAM2以及CLV2-CORYNE形成两个受体复合体，分别接收CLE多肽信号。然而这些受体蛋白在接收CLE信号后引发胞内信号级联反应的方式尚不明确。本项目以拟南芥根端干细胞群为研究对象，综合应用遗传学及分子生物学手段，从受体蛋白亚细胞定位、自我磷酸化、受体复合体形成三个方面分析CLE多肽处理后BAM1/BAM2受体蛋白在分子和细胞水平的变化，以及这些变化对CLE信号传导的影响。本研究将阐明CLE多肽受体激活的分子机制，为进一步深入研究CLE途径胞内级联反应打基础。

结项摘要

植物大部分器官通过胚后发育形成，位于各类分生组织的干细胞是植物能够终生生长、持续发育形成新的器官和组织的基础。干细胞群的稳态主要是由CLAVATA3(CLV3)/ESR-related(CLE)多肽信号调节来维持。已知位于质膜上的LRR受体蛋白激酶CLV1/BAM1/BAM2以及CLV2-CORYNE形成两个受体复合体，分别接收CLE多肽信号。然而这些受体蛋白在接收CLE信号后引发胞内信号级联反应的方式尚不明确。在本研究中，我们构建bamclv多重突变体进行遗传分析，发现BAM1和BAM2的突变能够增强clv2对多肽的不敏感性，证明CLV3多肽对根端分生组织发育的调控依赖于受体BAM1/BAM2。通过胞吞抑制剂与多肽处理分析发现，BAM1/BAM2蛋白在CLV3多肽处理下通过胞吞作用向细胞内转运。生化和质谱分析证明，BAM1蛋白在结合CLV3配体后能够发生自我磷酸化作用，并具有多个潜在的自磷酸化位点。ATP结合位点突变(K722E)会使BAM1生物学功能完全丧失，表明蛋白激酶活性对于BAM1行驶CLV信号传导功能是必需的。通过定点突变技术，构建磷酸化突变体并进行表型分析，明确BAM1蛋白S860磷酸化位点是该蛋白参与CLV信号传导的关键磷酸化位点，进一步的细胞学和生化分析表明，该位点模拟非磷酸化点突变能够影响BAM1蛋白的亚细胞定位以及与CLV1蛋白的互作。这些结果暗示着BAM传递CLV3信号的功能依赖于S860位点的磷酸化作用。本研究初步阐明了CLE多肽受体激活的分子机制，为进一步深入研究CLE途径胞内级联反应打下了基础。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Systematic Analysis of MYB Family Genes in Potato and Their Multiple Roles in Development and Stress Responses
马铃薯 MYB 家族基因的系统分析及其在发育和应激反应中的多重作用
  • DOI：
    10.3390/biom9080317
  • 发表时间：
    2019-08-01
  • 期刊：
    BIOMOLECULES
  • 影响因子：
    5.5
  • 作者：
    Li, Xiaoxu;Guo, Cun;Guo, Yongfeng
  • 通讯作者：
    Guo, Yongfeng
Characterization of Somatic Embryogenesis Receptor-Like Kinase 4 as a Negative Regulator of Leaf Senescence in Arabidopsis
体细胞胚胎发生受体样激酶 4 作为拟南芥叶片衰老负调节因子的表征。
  • DOI：
    10.3390/cells8010050
  • 发表时间：
    2019-01-01
  • 期刊：
    CELLS
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Li, Xiaoxu;Ahmad, Salman;Guo, Yongfeng
  • 通讯作者：
    Guo, Yongfeng
Initiation, Progression, and Genetic Manipulation of Leaf Senescence
叶子衰老的启动、进展和遗传操纵。
  • DOI：
    10.1007/978-1-4939-7672-0_2
  • 发表时间：
    2018-01-01
  • 期刊：
    PLANT SENESCENCE: METHODS AND PROTOCOLS
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Ali, Akhtar;Gao, Xiaoming;Guo, Yongfeng
  • 通讯作者：
    Guo, Yongfeng
Identification and Characterization of LRR-RLK Family Genes in Potato Reveal Their Involvement in Peptide Signaling of Cell Fate Decisions and Biotic/Abiotic Stress Responses.
马铃薯中 LRR-RLK 家族基因的鉴定和表征揭示了它们参与细胞命运决定和生物/非生物应激反应的肽信号传导。
  • DOI：
    10.3390/cells7090120
  • 发表时间：
    2018-08-27
  • 期刊：
    Cells
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Li X;Salman A;Guo C;Yu J;Cao S;Gao X;Li W;Li H;Guo Y
  • 通讯作者：
    Guo Y
Identification and Characterization of the WOX Family Genes in Five Solanaceae Species Reveal Their Conserved Roles in Peptide Signaling
五种茄科物种 WOX 家族基因的鉴定和表征揭示了它们在肽信号转导中的保守作用。
  • DOI：
    10.3390/genes9050260
  • 发表时间：
    2018-05-01
  • 期刊：
    GENES
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Li, Xiaoxu;Hamyat, Madiha;Guo, Yongfeng
  • 通讯作者：
    Guo, Yongfeng

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  • 通讯作者：
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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