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。擬南芥中UPRmt反應(yīng)的調(diào)控機制仍有待研究。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。 |
近期，《Plants》刊登的一項新研究宣布，研究團隊發(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，能促進線粒體熱休克蛋白基因（mtHSPs）的表達。用線粒體核糖體翻譯抑制劑-多西環(huán)素（Dox）處理后，HSFA6b移動到細胞核內(nèi)，與mtHSPs基因啟動子結(jié)合，激活mtHSPs的表達。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)中一種新穎的信號調(diào)節(jié)機制，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UPRmt信號傳導(dǎo)機制的研究中發(fā)現(xiàn)，在線粒體核糖體蛋白突變或化學干擾的擬南芥中，UPRmt信號通路被激活，從而促進下游mtHSPs基因的表達。研究團隊選擇了5個HSP基因（HSP60-2、HSP60-3A、HSP60-3B、mtHSC70-1和mtHSC70-5）作為潛在的候選報告基因。利用煙草瞬時轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進行了啟動子活性檢測試驗。經(jīng)Dox處理12 h后，與其他4個啟動子相比，mtHSC70-5的啟動子活性顯著升高。因此，mtHSC70-5可以作為線粒體UPRmt信號通路的報告基因。利用數(shù)據(jù)庫對可能與mtHSC70-5啟動子區(qū)域結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子進行了分析，選擇了8個可能激活mtHSC70-5表達的候選轉(zhuǎn)錄因子。
圖1 轉(zhuǎn)錄因子活性篩選
在每個轉(zhuǎn)錄激活實驗中，共注射10片煙葉。圖中的圖像代表了實驗設(shè)置，并繪制了實驗組和對照組的平均相對熒光值。實驗采用3個生物重復(fù)，對平均值采用配對雙樣本t檢驗來分析顯著性差異（ns，p > 0.05；**，p < 0.01），誤差值以標準誤差表示。
經(jīng)實驗驗證，只有HSFA6b對mtHSC70-5啟動子活性表現(xiàn)出較強的激活作用（圖1），而其他的則表現(xiàn)出抑制作用或無明顯變化。因此，研究團隊選擇HSFA6b進行進一步功能驗證。
在上述實驗中，研究團隊使用了勤翔IVScope 7000系列植物活體成像系統(tǒng)進行圖像采集和數(shù)據(jù)分析計算。
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