李傳友教授團(tuán)隊(duì)揭示中介體亞基調(diào)控茉莉酸信號(hào)通路的全新機(jī)制

作為一種重要的植物激素，茉莉酸在調(diào)節(jié)植物防御反應(yīng)和適應(yīng)性生長(zhǎng)方面發(fā)揮著重要作用。當(dāng)植物遭遇病蟲侵害或其它逆境脅迫時(shí)，活性茉莉酸被受體COI1（CORONATINE-INSENSITIVE 1）識(shí)別，進(jìn)而釋放核心轉(zhuǎn)錄因子MYC2的轉(zhuǎn)錄活性。隨后，MYC2與轉(zhuǎn)錄中介體亞基MED25形成功能復(fù)合物（MYC2-MED25 Functional Complex，MMC）在全基因組范圍內(nèi)激活茉莉酸響應(yīng)基因的表達(dá)，從而觸發(fā)防御反應(yīng)。

李傳友教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于茉莉酸信號(hào)通路的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)理研究，他們的一系列研究（Chen et al., 2012, Plant Cell; An et al., 2017, PNAS; Du et al., 2017, Plant Cell; You et al., 2019, Plant Cell; Liu et al., 2019, Plant Cell; Wang et al., 2019, Nature Plants; Wu et al., 2020, Plant Cell; Zhai et al., 2020, Curr Opin Plant Biol），表明作為茉莉酸信號(hào)加工和整合中心，MED25在茉莉酸信號(hào)通路轉(zhuǎn)錄調(diào)控的去抑制、激活、消減等多個(gè)層面均發(fā)揮了重要作用。這些工作不僅揭示了茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要機(jī)制，也為研究其它激素信號(hào)通路的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)理提供了科學(xué)借鑒。然而，關(guān)于植物如何通過調(diào)控MED25蛋白穩(wěn)定性來控制茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)錄輸出強(qiáng)度的問題，目前了解甚少。

近日，李傳友教授團(tuán)隊(duì)通過質(zhì)譜分析鑒定出了MED25和MYC2互作蛋白中的一個(gè)新成員——MED16。MED16是中介體亞基尾部模塊（Tail module）的重要組分。通常情況下，中介體亞基尾部模塊通過連接特定的轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶II （Pol II），在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中起到橋梁作用，促進(jìn)或抑制目標(biāo)基因的表達(dá)。先前的研究顯示，MED16可通過與WRKY類轉(zhuǎn)錄因子WRKY33相互作用，在植物抗病過程中發(fā)揮作用。本研究發(fā)現(xiàn)，MED16具有一個(gè)新的功能：它通過增強(qiáng)MED25的穩(wěn)定性，正向調(diào)控茉莉酸信號(hào)的轉(zhuǎn)錄輸出。具體而言，MED16與MED25的vWF-A（von Willebrand Factor A）結(jié)構(gòu)域相互作用，促進(jìn)MED25整合至中介體蛋白復(fù)合體中。在med16突變體中，由于MED25無法有效整合至中介體復(fù)合體中，導(dǎo)致茉莉酸響應(yīng)基因表達(dá)水平顯著下降，MED25蛋白水平也明顯降低，表明MED16通過促進(jìn)MED25的蛋白穩(wěn)定性進(jìn)而正向調(diào)控茉莉酸響應(yīng)基因表達(dá)。

作為一個(gè)典型的中介體亞基尾部模塊組分，MED16是如何參與MED25蛋白穩(wěn)定性調(diào)控的呢？進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)高度同源的E3泛素連接酶MBR1（MED25-BINDING RING-H2 PROTEIN 1）和MBR2參與了MED25的降解調(diào)控。有趣的是，MED16與MBR1&2競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合MED25的vWF-A結(jié)構(gòu)域，從而拮抗了MBR1&2介導(dǎo)的MED25降解，維持MED25的蛋白穩(wěn)定性，最終促進(jìn)MMC復(fù)合體的有效組裝。該研究不僅精細(xì)地闡述了MED16在茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的分子機(jī)制，也拓寬了人們對(duì)中介體亞基作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)。

圖1 MED16–MBR模塊通過調(diào)控MED25穩(wěn)定性進(jìn)而精細(xì)調(diào)節(jié)茉莉酸信號(hào)強(qiáng)度

該研究成果以“A multiprotein regulatory module, MED16–MBR1&2, controls MED25 homeostasis during jasmonate signaling”為題，于2025年1月17日在線發(fā)表于Nature Communication期刊上（DOI.10.1038/s41467-025-56041-3）。李傳友教授團(tuán)隊(duì)吳芳明副研究員和園藝科學(xué)與工程學(xué)院孫傳龍教授為該論文的共同第一作者，李傳友教授和吳芳明副研究員為該論文的共同通訊作者。李傳友教授團(tuán)隊(duì)在讀博士生朱姿穎和生命科學(xué)學(xué)院鄧?yán)诮淌谝矊?duì)本研究做出了重要貢獻(xiàn)。本工作同時(shí)得到中科院遺傳發(fā)育所謝旗研究員、凌宏清研究員、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)于菲菲教授和河南大學(xué)祝英方教授的大力支持。本研究得到了國家自然科學(xué)基金委和科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。