拟南芥中EIN2蛋白调控mRNA翻译并激活乙烯信号的生化机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    31870254
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    李文阳
  • 依托单位：
    南方科技大学
  • 学科分类：
    C0206.植物激素与生长调节物质
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The gaseous phytohormone ethylene is essential for plant growth and development as well as responses to abiotic and biotic stresses. EIN2 is an essential positive regulator in ethylene signal transduction pathway. Previous work by the applicant found a new branch of ethylene signaling pathway in cytoplasm, where EIN2 activates ethylene response through translational repression mode. However, the biochemical mechanism of this process remains unclear. Recently, we isolated several EIN2-associating proteins using IP-MS assay. These proteins include some components of P-body, translation machinery proteins eIF4e/4G/4A, and a family of RNA binding proteins named PUBP1. Our genetic analysis displayed that eIF4G and PUBP1 play important roles in ethylene signaling cascade. Biochemical studies revealed that EIN2 might directly interact with eIF4G to target to translation machinery. Further investigation found that PUBP1 mediates the association between EIN2 and mRNA through directly binding to mRNA. In this proposal, we aim to uncover the detailed mechanisms underlying PUBP1-EIN2-eIF4G complex-directed translational inhibition using combined technologies including genetics, molecular biology, biochemistry, cell biology, and bioinformatics. This study will improve our understanding of actions of ethylene in plants, shed new lights on studies in plant signal transduction, and greatly support agricultural practice.
乙烯是一种重要的植物激素。EIN2是乙烯信号通路中的核心正调组分，申请人近年来的研究揭示了其在细胞质中激活乙烯反应的“翻译抑制”机制。但该过程的生化机理仍有待深入研究。最近，申请人通过IP-MS实验发现P-body组分、mRNA翻译起始因子eIF4E/4G/4A、RNA结合蛋白PUBP1等在植物体内与EIN2发生相互作用。遗传分析表明eIF4G和PUBP1对植物响应乙烯具有重要的作用。初步的生化分析表明eIF4G可能是翻译机器中EIN2的靶蛋白；PUBP1则通过直接与mRNA结合进而介导EIN2与mRNA之间的互作。下一步，本申请拟运用遗传学、分子生物学、生物化学、细胞生物学、生物信息学等方法，深入研究PUBP1-EIN2-eIF4G所调控的翻译过程。以上研究有望解析EIN2调控mRNA翻译过程的详细生化机理，阐明乙烯作用的新机制，并对农业生产和生物技术育种提供重要的理论支持。

结项摘要

乙烯是一种重要的植物激素。EIN2是乙烯信号通路中的核心正调组分，本研究负责人近年来的研究揭示了其在细胞质中激活乙烯反应的“翻译抑制”机制。但该过程的生化机理仍有待深入研究。本研究通过IP-MS实验发现P-body组分、mRNA翻译起始因子eIF4E/4G/4A、RNA结合蛋白PUBP1等在植物体内与EIN2发生相互作用。遗传分析表明eIF4G和PUBP1对植物响应乙烯具有重要的作用。本研究的生化分析表明eIF4G是翻译机器中EIN2的靶蛋白；PUBP1则通过直接与mRNA结合进而介导EIN2与mRNA之间的互作。本研究通过运用遗传学、分子生物学、生物化学、细胞生物学、生物信息学等方法，发现了mRNA 3’UTR-PUBP1-EIN2-eIF4G所形成的翻译调控复合体，解析出了EIN2抑制EBF1/2 mRNA翻译过程的详细生化机理，阐明乙烯作用的新机制。本研究对农业生产和生物技术育种提供重要的理论支持。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（2）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Arabidopsis NPF2.13 functions as a critical transporter of bacterial natural compound tunicamycin in plant‐microbe interaction
拟南芥 NPF2.13 在植物与微生物相互作用中充当细菌天然化合物衣霉素的关键转运蛋白
  • DOI：
    10.1111/nph.18752
  • 发表时间：
    2023
  • 期刊：
    New Phytologist
  • 影响因子：
    9.4
  • 作者：
    Chuanfa Liu;Dongdong Hao;Ruixue Sun;Yi Zhang;Yang Peng;Yang Yuan;Kai Jiang;Wenyang Li;Xing Wen;Hongwei Guo
  • 通讯作者：
    Hongwei Guo
Growth asymmetry precedes differential auxin response during apical hook initiation in Arabidopsis
拟南芥顶端钩起始过程中生长不对称先于生长素反应差异
  • DOI：
    10.1111/jipb.13190
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Journal of Integrative Plant Biology
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Peng Yang;Zhang Dan;Qiu Yuping;Xiao Zhina;Ji Yusi;Li Wenyang;Xia Yiji;Wang Yichuan;Guo Hongwei
  • 通讯作者：
    Guo Hongwei
An alternative splicing variant of PtRD26 delays leaf senescence by regulating multiple NAC transcription factors in Populus.
PtRD26 的另一种剪接变体通过调节杨属中的多个 NAC 转录因子来延迟叶片衰老。
  • DOI：
    10.1093/plcell/koab046
  • 发表时间：
    2021-07-02
  • 期刊：
    Plant Cell
  • 影响因子：
    11.6
  • 作者：
    Wang HL;Zhang Y;Wang T;Yang Q;Yang Y;Li Z;Li B;Wen X;Li W;Yin W;Xia X;Guo H;Li Z
  • 通讯作者：
    Li Z

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黄土地层湿陷对整体管廊破坏作用研究
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    李文阳
钾肥对玉米胚乳淀粉粒分布及糊化特性的影响
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    西南农业学报
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  • 作者：
    夏澳运;钱必长;李文阳
  • 通讯作者：
    李文阳

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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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