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植物細胞週期如何“剎車”?

核心提示: 近日,我校生命科學技術學院嚴順平教授課題組研究發現了蛋白激酶ATR 和WEE1的下游新組分,完善了ATR信號轉導通路,揭示了細胞週期的“剎車”機制。

南湖新聞網訊(通訊員 王利利) 近日,我校生命科學技術學院嚴順平教授課題組研究發現了蛋白激酶ATR 和WEE1的下游新組分,完善了ATR信號轉導通路,揭示了細胞週期的“剎車”機制。

所有生物都需要把正確的遺傳信息(DNA)傳遞給下一代。但是,DNA 不斷地受到各種體外和體內因素的傷害。為了維持基因組的穩定性,所有生物都進化出了複雜而精細的DNA損傷應答機制,包括激活細胞週期檢驗點、DNA修復、轉錄調控和細胞凋亡等。細胞週期檢驗點的激活能使細胞週期進程暫停,以保證細胞有充足的時間進行DNA修復,在DNA損傷應答中發揮關鍵作用。

蛋白激酶ATR是DNA損傷修復通路中的最核心調控蛋白之一,主要參與DNA複製脅迫應答。在動物中,ATR主要通過調控細胞週期檢測點激酶CHK1和細胞週期調控因子CDC25來發揮作用。但是,植物缺少CHK1和CDC25 的同源蛋白,因此ATR在植物中的作用機理尚不清楚。

ATR-WEE1激酶模塊的工作模型

ATR-WEE1激酶模塊的工作模型

王利利等人通過遺傳篩選atr突變體的抑制子發現,突變MAC複合體(參與前體mRNA的剪接)的核心亞基PRL1能抑制擬南芥atr突變體對DNA複製脅迫誘導劑羥基脲(HU)的超敏感性。通過進一步的遺傳學和生物化學研究,他們發現,在DNA複製脅迫發生時,ATR可以激活下游的蛋白激酶WEE1,WEE1通過磷酸化PRL1促進它的降解,PRL1的降解破壞了MAC複合體的功能,導致細胞週期基因的前體mRNA不能被正常剪接,從而阻制細胞週期進程。該研究發現了ATR 和WEE1的下游新組分,完善了植物的ATR信號轉導通路,揭示了細胞週期調控的新機制,具有重要的科學意義。

英文摘要:DNA damage response is a fundamental mechanism to maintain genome stability. The ATR-WEE1 kinase module plays a central role in response to replication stress. Although the ATR-WEE1 pathway has been well studied in yeasts and animals, how ATR-WEE1 functions in plants remains unclear. Through a genetic screen for suppressors of the Arabidopsis atr mutant, we found that loss of function of PRL1, a core subunit of the evolutionarily conserved MAC complex involved in alternative splicing, suppresses the hypersensitivity of atr and wee1 to replication stress. Biochemical studies revealed that WEE1 directly interacts with and phosphorylates PRL1 at Serine 145, which promotes PRL1 ubiquitination and subsequent degradation. In line with the genetic and biochemical data, replication stress induces intron retention of cell cycle genes including CYCD1;1 and CYCD3;1, which is abolished in wee1 but restored in wee1 prl1. Remarkably, co-expressing the coding sequences of CYCD1;1 and CYCD3;1 partially restores the root length and HU response in wee1 prl1. These data suggested that the ATR-WEE1 module inhibits the MAC complex to regulate replication stress responses. Our study discovered PRL1 or the MAC complex as a key downstream regulator of the ATR-WEE1 module and revealed a novel cell cycle control mechanism.

論文鏈接://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkaa1082/6101606?searchresult=1

審核:嚴順平

責任編輯:匡敏