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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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研究揭示葉綠體識別活性氧分子的分子機制

2019-07-01 分子植物科學卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所

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語音播報

　　6月27日，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所上海植物逆境生物學研究中心Chanhong Kim研究組在《自然-通訊》（Nature Communications）雜志上發(fā)表了題為Oxidative post-translational modification of EXECUTER1 is required for singlet oxygen sensing in plastids 的研究論文，揭示了植物葉綠體中識別單線氧的分子機制。

　　葉綠體中游離四吡咯類化合物，如葉綠素，在吸收光能后產(chǎn)生的單線氧分子(¹O₂)一直被認為是植物光合作用中產(chǎn)生的毒性副產(chǎn)物。但在2004年，Klaus Apel教授及其研究團隊首次發(fā)現(xiàn)¹O₂在葉綠體向細胞核的反向信號通路中起到重要作用，并在隨后的遺傳學研究中指出這一信號通路主要是由細胞核編碼的葉綠體蛋白EXECUTER1介導，由此確立了¹O₂在細胞信號通路中的重要意義，開拓了活性氧分子介導的葉綠體向細胞核的反向信號通路研究的新思路。

　　但長久以來，關(guān)于葉綠體中識別¹O₂的分子機制尚不明確。Chanhong Kim研究組綜合利用質(zhì)譜及遺傳學方法，發(fā)現(xiàn)在EXECUTER1的643位色氨酸（Trp643）發(fā)生¹O₂特異性的翻譯后氧化修飾，對¹O₂識別起到重要作用（圖1）。Trp643位于EXECUTER1的未知功能結(jié)構(gòu)域DUF3506（現(xiàn)命名為SOS結(jié)構(gòu)域）中，氧化后的Trp643可以促進FtsH蛋白酶體對EXECUTER1的降解，進而完成¹O₂信號的傳遞。同時科研人員也指出識別¹O₂之后，EXECUTER1在被降解過程中可能釋放出向細胞核傳遞的信號分子，對這一信號分子的鑒定將會成為下一步的研究方向。

　　分子植物卓越中心上海植物逆境生物學研究中心Vivek Dogra、李明月和Somesh Singh為該論文的共同第一作者，Chanhong Kim為該論文的通訊作者。該研究受到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家自然科學研究基金等的支持。

　　文章鏈接

　　圖：EX1介導¹O₂信號通路。游離四吡咯類化合物，如葉綠素，在吸收光能后產(chǎn)生的單線氧分子(¹O₂)。¹O₂可以氧化EX1 SOS結(jié)構(gòu)域(即DUF3506結(jié)構(gòu)域)中643位的色氨酸。氧化后的EX1及其復合物被FtsH蛋白酶體識別并降解，是¹O₂信號得以被識別并進一步傳遞的先決條件。EX1在被降解過程中可能釋放出向細胞核傳遞的信號分子，進而調(diào)控細胞核中¹O₂特異性基因的表達，完成由葉綠體向細胞核的反向信號傳導。

　　6月27日，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所上海植物逆境生物學研究中心Chanhong Kim研究組在《自然-通訊》（Nature Communications）雜志上發(fā)表了題為Oxidative post-translational modification of EXECUTER1 is required for singlet oxygen sensing in plastids 的研究論文，揭示了植物葉綠體中識別單線氧的分子機制。
　　葉綠體中游離四吡咯類化合物，如葉綠素，在吸收光能后產(chǎn)生的單線氧分子(1O2)一直被認為是植物光合作用中產(chǎn)生的毒性副產(chǎn)物。但在2004年，Klaus Apel教授及其研究團隊首次發(fā)現(xiàn)1O2在葉綠體向細胞核的反向信號通路中起到重要作用，并在隨后的遺傳學研究中指出這一信號通路主要是由細胞核編碼的葉綠體蛋白EXECUTER1介導，由此確立了1O2在細胞信號通路中的重要意義，開拓了活性氧分子介導的葉綠體向細胞核的反向信號通路研究的新思路。
　　但長久以來，關(guān)于葉綠體中識別1O2的分子機制尚不明確。Chanhong Kim研究組綜合利用質(zhì)譜及遺傳學方法，發(fā)現(xiàn)在EXECUTER1的643位色氨酸（Trp643）發(fā)生1O2特異性的翻譯后氧化修飾，對1O2識別起到重要作用（圖1）。Trp643位于EXECUTER1的未知功能結(jié)構(gòu)域DUF3506（現(xiàn)命名為SOS結(jié)構(gòu)域）中，氧化后的Trp643可以促進FtsH蛋白酶體對EXECUTER1的降解，進而完成1O2信號的傳遞。同時科研人員也指出識別1O2之后，EXECUTER1在被降解過程中可能釋放出向細胞核傳遞的信號分子，對這一信號分子的鑒定將會成為下一步的研究方向。
　　分子植物卓越中心上海植物逆境生物學研究中心Vivek Dogra、李明月和Somesh Singh為該論文的共同第一作者，Chanhong Kim為該論文的通訊作者。該研究受到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家自然科學研究基金等的支持。
　　文章鏈接
　　
　　圖：EX1介導1O2信號通路。游離四吡咯類化合物，如葉綠素，在吸收光能后產(chǎn)生的單線氧分子(1O2)。1O2可以氧化EX1 SOS結(jié)構(gòu)域(即DUF3506結(jié)構(gòu)域)中643位的色氨酸。氧化后的EX1及其復合物被FtsH蛋白酶體識別并降解，是1O2信號得以被識別并進一步傳遞的先決條件。EX1在被降解過程中可能釋放出向細胞核傳遞的信號分子，進而調(diào)控細胞核中1O2特異性基因的表達，完成由葉綠體向細胞核的反向信號傳導。
　　

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