
脫落酸(Abscisic acid,ABA)作為主要的植物激素之一,參與植物的生長發育與各種生物和非生物脅迫應對過程。在不良環境脅迫下,植物細胞中的ABA含量增多,是植物感受和應對外界環境的信號。因此,通過對ABA信號轉導通路分子機理的探索和研究,有望進一步發掘相關功能基因,培育出抗旱耐鹽等優良性狀的作物。中國遺傳與發育生物學研究所研究員謝旗研究組和西班牙Pedro L. Rodriguez實驗室的前期研究分別發現,參與內膜運輸途徑的ESCRTs(Endosome Sorting Complex Required for Transports)復合體組分VPS23A和FYVE1/FREE1,通過識別ABA受體PYL4,能夠介導ABA受體進入內膜運輸途徑,從而進入液泡中進行降解,影響ABA受體的定位和蛋白穩定性(Belda-Palazon et al., 2016; Yu et al., 2016)。在研究VPS23A參與調控ABA信號途徑的過程中,謝旗研究組發現ABA處理也影響VPS23A的穩定性,從而啟動植物ESCRT復合體組分蛋白穩定性這一領域的研究。
謝旗研究組發現VPS23A能夠通過26S蛋白酶體途徑降解,且其能夠被K48位連接的泛素鏈修飾。K48位連接的泛素鏈修飾導致被修飾蛋白進入26S蛋白酶體途徑進行降解。通過IP/LC-MS-MS的方法,鑒定到一個與VPS23A互作的候選蛋白XBAT35。XBAT35是一個RING類型的E3泛素連接酶,它能夠與VPS23A相互作用。xbat35突變體在子葉變綠和根長生長方面表現出對ABA不敏感的表型,且在干旱處理下,植株存活率下降;這與vps23a突變體的表型相反,暗示著XBAT35作為一個E3泛素連接酶可能通過泛素化修飾而負調控VPS23A蛋白穩定性。一系列生化實驗證明,XBAT35的確能夠促進VPS23A蛋白的降解,且XBAT35能夠直接介導VPS23A的K48連接的泛素鏈修飾。因此,VPS23A是XBAT35的一個降解型泛素底物蛋白。進一步實驗表明,ABA促進XBAT35對VPS23A的降解作用,從而釋放VPS23A對PYL4蛋白的抑制作用,幫助植物激活ABA信號通路以應對外界環境脅迫。該研究進一步闡明ESCRT復合體在ABA信號接收中的響應和調控機制,并揭示植物中兩條主要的蛋白降解途徑,包括ESCRT復合體參與的內膜運輸降解途徑和泛素蛋白酶體降解途徑,如何通過影響ABA受體的蛋白水平而精細調節ABA信號的激活和去激活的分子機理。