去泛素化酶UBP12/13在植物生长发育中的调控机制

去泛素化酶UBP12/13在植物生长发育中的调控机制

在植物的生长发育过程中，泛素化和去泛素化是两种关键的蛋白质修饰过程。泛素化可以促使蛋白质发生降解、移位或改变活性，而去除蛋白质上的泛素则由去泛素化酶（DUBs）完成。在拟南芥中，约有50个DUBs，其中UBP12和UBP13是研究较为深入的两个成员。它们不仅参与植物免疫，还在生长发育中发挥重要作用。

UBP12/13对植物生长发育的影响

研究表明，UBP12和UBP13参与调控多种蛋白的稳定性及下游基因表达，如GI、ZTL、TOC1、MYC2等。这些蛋白在植物的生长发育过程中起着关键作用。例如，UBP12和UBP13的突变会导致植物早花及节律周期降低，降低莲座叶数目，双突变体甚至会导致胚胎致死。这表明UBP12和UBP13在植物的生长发育中具有重要的调控功能。

UBP12/13与蛋白酶DA1、DAR1、DAR2的关系

最近的研究揭示了UBP12和UBP13通过结合并去泛素化下游的蛋白酶DA1、DAR1、DAR2，降低它们的酶活性，从而调控植物生长发育过程。蛋白酶DA1、DAR1、DAR2负调控植物叶片发育，而两个E3泛素连接酶BB和DA2则可通过单泛素化激活DA1、DAR1、DAR2，促使它们去降解生长发育途径中的调控因子UBP15、TCP14、TCP15及TCP22。这种“激活-抑制”调节的平衡机制对于植物的正常生长发育至关重要。

UBP12/13在植物免疫中的作用

除了在生长发育中的作用，UBP12和UBP13还参与植物免疫反应。它们通过调节水杨酸（SA）受体NPR3和NPR4的稳定性来负向调节植物免疫。在没有病原体攻击的情况下，NPR3和NPR4不稳定并被26S蛋白酶体降解，而病原体感染后细胞SA水平的增加会抑制NPR3/NPR4的降解。UBP12和UBP13通过去除NPR3/NPR4上的泛素，保护它们不被降解，从而负向调节植物免疫。

UBP12/13在植物激素信号转导中的作用

UBP12和UBP13还参与植物激素信号转导。例如，它们通过调节蛋白酶DA1、DAR1、DAR2的活性，间接影响生长素信号转导。此外，UBP12和UBP13还参与调节其他植物激素的信号转导，如ABA信号通路。

总结

UBP12和UBP13作为去泛素化酶，在植物生长发育、植物免疫和激素信号转导中发挥着重要作用。它们通过精细调控蛋白酶DA1、DAR1、DAR2的活性，参与植物生长发育过程的调控。同时，UBP12和UBP13还通过调节水杨酸受体NPR3和NPR4的稳定性，负向调节植物免疫。这些研究为理解植物生长发育的分子机制提供了新的视角，并为培育高产抗逆优质的作物新品种提供了理论支撑。