拟南芥AtGAAPs 对非生物胁迫诱导的程序性细胞死亡与植株整体抗性的调控机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31670271
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0205.植物与环境互作
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Understanding how the program cell death (PCD) and plant survival with adaption are regulated in response to abiotic stress signals in plant is still in its infancy. Bcl-2 family members integrate pro- and anti-apoptotic signals in healthy and stressed cells and therefore constitute one of the main signaling nodes in the life or death decision. While core regulators controlling and executing program cell death (PCD) in plants remain largely unknown. However conserverd interactors of Bcl-2 such as Beclin-1 and Bax inhibitor-1 (BI-1) related proteins exist in plants. BI-1 and like proteins are one class of the most intensively characterized cell death suppressors conserved between plants and mammals. In mammals, BI-1 like proteins play roles in cell protective through regulating unfolded protein response (UPR) signaling and autophagy in response to different ER-stress. In addition, they perform functions in regulation PCD via interaction with pro-apoptosis factors. GAAPs (Golgi anti-apoptotic protein) are a novel, evolutionarily conserved sub-group of BI-1 related proteins. Human and viral GAAPs have been shown to inhibit apoptosis induced by a variety of pro-apoptotic stimuli, while the function of GAAPs in plants has not been reported. We found that AtGAAP1/AtGAAP3 protected cells from death induced by ER stress or NaCl stress. While AtGAAP4 mutation enhanced plant survival upon ER stress. In addation, AtGAAP1/AtGAAP3 negatively regulated the expression of UPR genes against mild ER stress. To further elucidate the molecualr mechanism of PCD and plant adaption mediated by GAAPs under abiotic stress, this project aims to characterize Arabidopsis AtGAAPs concentrating on their putative roles as regulator of PCD during ER stress. Genetics, biochemical, molecular and cellular studies will be conducted to address how AtGAAPs affect PCD and UPR signaling pathways in addition to autophagy and vesicle changes. The effects on second message factors such as reactive oxigen and Ca2+ are also analyzed. Additionally, the split-ubiquitin yeast-two hybrid assay will be adopted to isolate AtGAAPs interactors. And their interactions will be verified by fluorescent co-localization and co-immunoprecipitation respectively. Then genetics, biochemical, molecular and cellular studies will be conducted to address how AtGAAPs execute its role in the regulation of UPR and PCD through interacting with different partners. These studies will provide the fundamental information about the molecular mechanisms uderlying PCD and plant adaption strategy during stress in plants.
由胁迫诱导的程序性细胞死亡(PCD)是植物抗性的重要手段。目前植物PCD的调控机制还不清楚,但植物中存在保守的BI-1类因子,动物中BI-1与决定细胞生死的核心元件互作抑制PCD,也通过未折叠蛋白响应(UPR)通路调节细胞抗性与死亡的转变。我们前期研究发现,拟南芥BI-1类因子AtGAAPs对细胞死亡、植株抗性和UPR的调控关系密切,为阐明其在PCD与植株抗性方面的作用机制,本项目拟从细胞和生理水平分析内质网胁迫下AtGAAPs对PCD和植株抗性的调控关系;进而分析确定AtGAAPs如何调节UPR来决定PCD的分子机制;同时通过酵母双杂交手段获得AtGAAPs互作因子,并采用遗传学等手段,结合芯片分析,阐明AtGAAPs与互作因子的相互作用对UPR、PCD和植株抗性的调节。本研究对阐明逆境下植物生存适应策略具有重要科学意义,也有利于人们有更多手段培育或提高经济植物在逆境下的综合性能和产量。

结项摘要

合成加工蛋白质的重要细胞器内质网(Endoplasmic reticulum,ER)对各种胁迫非常敏感,胁迫下可导致ER中堆积大量异常折叠或未折叠蛋白,即内质网胁迫(ER stress),细胞会通过激活未折叠蛋白信号通路(Unfolded Protein Response,UPR)重建内质网稳态,胁迫过强超过细胞修复能力时就会诱导细胞死亡发生。但人们对植物中UPR在细胞稳态维持和细胞死亡之间的调控机制认识还非常有限。GAAPs(Golgi anti-apoptotic protein)是保守的抗凋亡因子BI-1亚家族,拟南芥中有5个GAAPs同源蛋白。本项目围绕拟南芥GAAPs在抗ER胁迫中的功能展开,通过突变体、多级突变体和过量表达转化子的构建,在细胞水平上和整体水平上分析了GAAPs在细胞死亡诱导发生与器官、整体水平的存亡关系,结果发现,GAAP1-GAAP4在抵抗ER胁迫方面功能冗余,既抵抗ER胁迫诱导的细胞死亡,也负调控UPR的细胞保护性反应;结合胁迫恢复实验分析说明GAAPs推迟弱的ER胁迫条件下UPR的启动,促进胁迫修复后UPR的关闭,从而有利于能量的再分配;细胞原位组化分析、RNAseq分析结合分子生物学研究表明,GAAPs既抑制胁迫下细胞活性氧的产生积累,同时也削弱水杨酸通路的上调从而抑制细胞死亡的发生;GAAPs通过与受体IRE1蛋白质互作负调控UPR,遗传学研究表明GAAPs在抗胁迫中的功能发挥既有依赖于IRE1也有不依赖于IRE1的途径;通过酵母双杂技术、生化分析结合双分子荧光互补分析筛选出GAAPs的互作因子MPPR3和PAS2;GAAPs与MAPR3双突变体对ER胁迫敏感性增强,自噬减弱,RNAseq分析结合分子生物学分析表明GAAPs与MAPR3互作参与胁迫下IRE1-RIDD通路和细胞自噬的调控;PAS2突变体和PAS2与GAAPs双突变体在整体水平和细胞水平都对于ER胁迫和灰霉菌侵染高度敏感;PAS2及其与GAAPs互作在ER胁迫下抑制ROS的过度积累,正调控ER胁迫诱导的细胞自噬。本项目的研究结果不仅阐明了动植物种保守因子GAAPs的功能及其在ER胁迫下细胞稳态与细胞死亡的调控机制,为进一步阐明不同胁迫条件下细胞稳态、细胞自噬和细胞死亡之间命运转换的分子机制奠定了很好的基础,同时本项目获得了一些与GAAP互作的重要抗性调控因子,对这

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Arabidopsis GAAP1 to GAAP3 Play Redundant Role in Cell Death Inhibition by Suppressing the Upregulation of Salicylic Acid Pathway Under Endoplasmic Reticulum Stress
拟南芥 GAAP1 至 GAAP3 通过抑制内质网应激下水杨酸途径的上调在细胞死亡抑制中发挥冗余作用
  • DOI:
    10.3389/fpls.2019.01032
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Frontiers in Plant Science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang Wei;Li Xin;Zhu Manli;Tang Xiaohan;Wang Zhiying;Guo Kun;Zhou Yan;Sun Yue;Zhang Wei;Li Xiaofang
  • 通讯作者:
    Li Xiaofang
异源表达N-端融合eYFP标签的GAAPs增强拟南芥对ER胁迫敏感性
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2018.0157
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱蔓莉;王智颖;唐小寒;郭坤;王薇;孙越;张伟;李小方
  • 通讯作者:
    李小方
Arabidopsis GAAP1 and GAAP3 Modulate the Unfolded Protein Response and the Onset of Cell Death in Response to ER Stress.
拟南芥 GAAP1 和 GAAP3 调节内质网应激反应中的未折叠蛋白反应和细胞死亡的发生。
  • DOI:
    10.3389/fpls.2018.00348
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Guo K;Wang W;Fan W;Wang Z;Zhu M;Tang X;Wu W;Yang X;Shao X;Sun Y;Zhang W;Li X
  • 通讯作者:
    Li X
Arabidopsis GAAPs interacting with MAPR3 modulate the IRE1-dependent pathway upon endoplasmic reticulum stress
拟南芥 GAAP 与 MAPR3 相互作用调节内质网应激时的 IRE1 依赖性途径
  • DOI:
    10.1093/jxb/erz402
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Journal of Experimental Botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Zhu Manli;Tang Xiaohan;Wang Zhiying;Xu Wenqi;Zhou Yan;Wang Wei;Li Xin;Li Rui;Guo Kun;Sun Yue;Zhang Wei;Xu Ling;Li Xiaofang
  • 通讯作者:
    Li Xiaofang

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其他文献

基于可调铒纤激光器的温度测量系统研究
  • DOI:
    10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.05.007
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    光通信技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武永久;李小方;王旭;刘玉芳
  • 通讯作者:
    刘玉芳
柱透镜光栅3D显示器的视差范围与立体观看视疲劳的关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    光电子-激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李小方;王琼华;李大海;王勤
  • 通讯作者:
    王勤
拟南芥突变体lls糖信号响应异常
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    上海交通大学学报(农业科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王婧宇;李小方;姚彬;邵兴华
  • 通讯作者:
    邵兴华
一种消除柱透镜光栅自由立体显示图像串扰的方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    四川大学学报(工程科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李小方;王琼华;李大海;王爱红
  • 通讯作者:
    王爱红
利用两种方法筛选拟南芥uro突变体的回复子
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    华东师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张亮;杨扬;唐洪波;李小方;孙越;俞琛;徐艳飞;周薇
  • 通讯作者:
    周薇

其他文献

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李小方的其他基金

拟南芥中与温度相关的突变基因lls的功能研究
  • 批准号:
    30771155
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
芸薹属植物花序多态性发生的分子机制
  • 批准号:
    30100009
  • 批准年份:
    2001
  • 资助金额:
    6.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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