植物活體成像系統(tǒng)助力HSFA6b介導(dǎo)擬南芥線粒體未折疊蛋白反應(yīng)研究
| 線粒體是真核生物的重要細(xì)胞器，參與多種代謝過程。線粒體蛋白毒性脅迫能夠引起線粒體未折疊蛋白反應(yīng)（UPRmt），該反應(yīng)能夠恢復(fù)線粒體蛋白穩(wěn)態(tài)，維持植物體正常的生命活動(dòng)。擬南芥中UPRmt反應(yīng)的調(diào)控機(jī)制仍有待研究。之前的研究表明，UPRmt反應(yīng)能夠激活熱休克蛋白基因（HSP）的表達(dá)。 |
近期，《Plants》刊登的一項(xiàng)新研究宣布，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)熱休克轉(zhuǎn)錄因子HSFA6b是調(diào)節(jié)UPRmt反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)控因子。HSFA6b在線粒體蛋白毒性脅迫下，能促進(jìn)線粒體熱休克蛋白基因（mtHSPs）的表達(dá)。用線粒體核糖體翻譯抑制劑-多西環(huán)素（Dox）處理后，HSFA6b移動(dòng)到細(xì)胞核內(nèi)，與mtHSPs基因啟動(dòng)子結(jié)合，激活mtHSPs的表達(dá)。在線粒體蛋白毒性脅迫下，HSFA6b基因突變體在發(fā)育過程中，阻斷了UPRmt反應(yīng)，促進(jìn)了根系生長，加速了葉片衰老。該研究成果揭示了UPRmt反應(yīng)中一種新穎的信號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)制，并為UPRmt反應(yīng)調(diào)控植物體生長發(fā)育和抗逆性提供了新的見解。
以往對(duì)UPRmt信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，在線粒體核糖體蛋白突變或化學(xué)干擾的擬南芥中，UPRmt信號(hào)通路被激活，從而促進(jìn)下游mtHSPs基因的表達(dá)。研究團(tuán)隊(duì)選擇了5個(gè)HSP基因（HSP60-2、HSP60-3A、HSP60-3B、mtHSC70-1和mtHSC70-5）作為潛在的候選報(bào)告基因。利用煙草瞬時(shí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行了啟動(dòng)子活性檢測(cè)試驗(yàn)。經(jīng)Dox處理12 h后，與其他4個(gè)啟動(dòng)子相比，mtHSC70-5的啟動(dòng)子活性顯著升高。因此，mtHSC70-5可以作為線粒體UPRmt信號(hào)通路的報(bào)告基因。利用數(shù)據(jù)庫對(duì)可能與mtHSC70-5啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了分析，選擇了8個(gè)可能激活mtHSC70-5表達(dá)的候選轉(zhuǎn)錄因子。
圖1 轉(zhuǎn)錄因子活性篩選
在每個(gè)轉(zhuǎn)錄激活實(shí)驗(yàn)中，共注射10片煙葉。圖中的圖像代表了實(shí)驗(yàn)設(shè)置，并繪制了實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的平均相對(duì)熒光值。實(shí)驗(yàn)采用3個(gè)生物重復(fù)，對(duì)平均值采用配對(duì)雙樣本t檢驗(yàn)來分析顯著性差異（ns，p > 0.05；**，p < 0.01），誤差值以標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，只有HSFA6b對(duì)mtHSC70-5啟動(dòng)子活性表現(xiàn)出較強(qiáng)的激活作用（圖1），而其他的則表現(xiàn)出抑制作用或無明顯變化。因此，研究團(tuán)隊(duì)選擇HSFA6b進(jìn)行進(jìn)一步功能驗(yàn)證。
在上述實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)使用了勤翔IVScope 7000系列植物活體成像系統(tǒng)進(jìn)行圖像采集和數(shù)據(jù)分析計(jì)算。
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