本文格式为Word版，下载可任意编辑SIZ1介导的ICE1小泛素相关修饰蛋白化控制拟南芥CBF3DREB1A的表达 SIZ1介导的ICE1小泛素相关修饰蛋白化操纵拟南芥 CBF3/DREB1A的表达和低温耐受 SIZ1是一个SUMO E3连接酶，有利于SUMO和蛋白底物的结合，siz1-2和 siz1-3 T-DNA插入能够导致植物低温敏感，这种现象在遗传上来说能够被SIZ1的表达所逆转说明SIZ1是植物低温适应过程中的操纵器siz1会抑制CBF/DREB1低温诱导表达以及CBF/DREB1调理基因的表达，尤其是会抑制CBF3/DREB1A的表达siz1不影响ICE1的表达，ICE1编码MYC转录因子，它是CBF3/DREB1A的操纵器ICE1中K393R的替代[ICE1(K393R)]阻拦了体外和原生质体中SIZ1介导的SUMO化，即阻拦了作为SUMO主要结合位点的K393残基的识别在原生质体中SIZ1凭借的ICE1的SUMO化适当的被低温所诱导重组体ICE1的SUMO化裁减体外这个蛋白的聚泛素在野生型植物中ICE1(K393R)的表达抑制低温诱导CBF3/DREB1A表达且增加低温的敏感性。
此外，ICE1(K393R)的表达诱导MYB15的转录积累MYB15编码MYB转录因子是一个CBF/DREB1的负调理物SIZ1凭借的ICE1的SUMO化可能激活或稳定这个蛋白质，有利于CBF3/DREB1A的表达，抑制MYB15的表达，从而导致植物的低温耐受 前言 霜冻造成严重的农业减产，尤其是当冷冻发生在生长发育期的时候低温同时也限制了农作物的地理分布，温柔的植物已经有才能进化成通过一种适应的过程在冷冻暴露中存活下来大片面都是通过暴露在低温下的过程来实现，这种现象又称作低温训化过去几十年的研究已经探索到温柔植物群体低温驯化过程中的遗传变异而且供给了冷冻胁迫伤害的综合特性和低温耐受过程中一些生理和生化的分析最近，对拟南芥举行分子遗传追溯对有分歧的低温驯化和耐受过程有了更深刻的见解细胞过程有助于养护和稳定细胞膜布局，抗氧化机制的巩固，以及低温防护溶质和特异低温防护蛋白的合成 低温起始于操纵基因表达的信号途径，这些基因是编码冷冻耐受，低温驯化，和低温耐 2+ 受所务必的抉择因子低温信号通过中间过程所转导譬如说1,4，5三磷酸肌醇介导的Ca信号，活性氧物质，ABA，和MAPK信号级联回响。
以及RNA的代谢大量促进低温信号以及操纵调理子基因的表达的的转录因子已经被鉴定 调理低温信号的特征转录因子包括CRT/DRE结合蛋白CBF/DREB三个CBF/DREB蛋白，CBF1/DREB1B, CBF2/DREB1C, 和CBF3/DREB1A反向激活低温凭借和ABA非凭借的COR/RD/LTI基因的表达，其概括过程是转录因子AP2/ERF DNA结合布局域和目标基因启动子中存在的核心CRT/DRE(A/GCCGAC)顺式作用元件低温在几分钟内诱导全体的CBF/DREB1转录因子瞬时表达每一个CBF/DREB1的过表达组成性的诱导CBF/DREB1调理子以及曾强植物的低温耐受，说明这些转录因子足以使植物低温驯化但是，cbf2突变所造成的功能流失促成了低温耐受和CBF1/DREB1B, CBF3/DREB1A, 和 CBF/DREB1调理子基因表达的超诱导说明CBF2/DREB1C负调理CBF1/DREB1B 和 CBF3/DREB1ACBF3/DREB1A有可能负调理CBF2/DREB1C CBF/DREB1表达的直接调理器是HOS1, ICE1,和 MYB15HOS1 RING型泛素E3连接酶负调理低温诱导CBF/DREB1基因的表达。
ICE1是一个MYC类碱基螺旋环螺旋转录因子，它在响应低温的过程中诱导CBF/DREB1基因的表达ICE1结合到标准的CBF3/DREB1A启动子中MYC顺式元件上从而诱导表达，然后诱导CBF/DREB1调理子基因的表达，ICE1蛋白很鲜明是CBF3/DREB1A, CBF/DREB1调理子基因表达，以及低温响应的中心调理器最近确定在低温适应的过程中HOS1负调理ICE1的功能HOS1迁移到核中响应低温处理和ICE1的多聚泛素 化，标定这个转录因子让蛋白酶体使它降解MYB15结合到CBF/DREB1启动子区域抑制CBF/DREB1基因的表达和CBF/DREB1调理子基因的表达且负调理基因的表达ICE1和MYB15也相互作用减弱MYB15的表达总的来说，这些结果说明泛素 E3 连接酶HOS1，MYC转录因子ICE1，MYB转录因子MYB15调理级联中起着重要的作用，从而来调理CBF3/DREB1A基因的表达或者是其它CBF/DREB1s基因的表达，来操纵植物响应低温的过程 SUMO与蛋白底物的接合是一个可逆的转录后修饰，在动物和酵母中被环境刺激所调理底物的Sumoylation/desumoylation影响重要的不同的过程。
譬如先天性免疫，染色体分开和细胞的分裂DNA修复，核质运输，亚核定位，转录调理，以及泛素介导的通过蛋白酶体的降解PIAS/Siz蛋白是SUMO E3连接酶介导SUMO接合的结果一步转录因子是由PIAS/Siz所介导的SUMO接合的直接目标位点SUMO接合通过激活，抑制，或蛋白稳定来影响转录因子的功能酵母SUMO E3连接酶Siz1和 2在低温下有利于细胞分裂在植物中SUMO conjugation/deconjugation已经和响应热激，氧化性应急，缺氧，磷酸盐限制，ABA，开花，和病原体防卫相牵涉最近，拟南芥SUMOE3连接酶SIZ1被察觉参与到磷酸饥饿，植物防卫中水杨酸介导的信号和根本的耐热中去 这个研究说明SIZ1是一个通过操纵ICE1活性，CBF/DREB1基因尤其是CBF3/DREB1A基因的表达和靶基因功能的低温适应的调理子K393R突变阻拦了ICE1的sumoylation，抑制CBF3/DREB1A以及其调理子基因的表达，从而裁减低温耐受我们呈现了这样的证据：ICE1的sumoylation抑制了蛋白的多聚泛素化从而巩固了ICE1在低温下的稳定性ICE1的sumoylation也抑制负调理因子MYB15的表达。
总之，这些结果说明SIZ1介导的ICE1的SUMOconjugation/deconjugation是一个关键的过程起始基因表达的大量变化，这对低温耐受所必需的 在体外SIZ1凭借的SUMO和ICE的结合裁减了多聚泛素化 低温处理诱导HOS1在核内的积累，在这里E3连接酶有利于ICE1多聚泛素化，从而使得目标蛋白的降解ICE1的去稳定化导致CBF3/DREB1A的表达裁减且使得植物低温敏感T7-ICE1重组和其他的体外sumoylation分析混合组分一起孵育，包括作为SUMOE3连接酶的SIZ1，然后用anti-T7纯化Unsumoylated或者是 SUMO-conjugated ICE1然后参与到含有作为泛素E3连接酶的HOS1体外ubiquitination分析混合物中Sumoylated ICE1比unsumoy- lated ICE1具有更少的多聚泛素化但是，K393不是ICE1最初的泛素化位点这些结果说明K393的sumoylation裁减了ICE1的多聚泛素化，这有利于增加ICE的稳定性，从而，增加CBF3/DREB1A的表达和低温耐受 ICE1的Sumoylation介导低温耐受 ICE1 (ProCsV:ICE1)的过表达并不是ICE(K393R) [ProCsV: ICE1(K393R)]的过表达增加了转化野生型植物的低温耐受。
转基因转录积累的增加量通过RT-PCR在不同过表达植物中被检测到在这个研究中得到的ICE1-过表达植株的低温耐受和起先报道的ICE1-过表达植株的低温耐受是好像的ICE1(K393R)过表达植物比野生型或者是载体操纵植物对低温胁迫更加敏感，但是比siz1-2植物不敏感低温诱导CBF3/DREB1A，调理子基因COR15A和COR47的转录积累，在ICE1过表达植株中更多，而在ICE1(K393R)植株中更少CBF1/DREB1B 和CBF2/DREB1C的表达被上调在ICE1过表达的植株中，如报导，但是在ICE1(K393R)转基因植株中被适当的下调MYB15被ICE1(K393R)过表达所上调这些结果说明ICE1的sumoylation有利于CBF3/DREB1A表达和低温耐受K393被R的替代抑制了CBF3/DREB1A增加了MYB15的表达 结论 SIZ1调理冷冻耐受 siz1-2和 siz1-3 T-DNA插入等位基因，这个等位基因会损伤SIZ1SUMO E3连接酶的功能，造成了基于存活和电渗漏的低温敏感性来自非驯化的siz1植物的点渗漏几乎是0 度到3度下野生型的两倍，尽管在23度时是类似的。
siz1植物与野生型植物相比低温适应才能被损伤，尤其是在温度低于3度的时候siz1植物对冷冻也是敏感的与在4度下延长暴露的后野生型植物做比较供给了证据在3周德冻害之后siz1植物的叶片缺绿和坏死是可见的但是野生型的叶绿素没有下降即使是在冻害6周以后野生型等位基因ProCaMV35S:SIZ1:GFP的表达抑制siz1-2植物的低温敏感性进一步证领略SIZ1在低温耐受的过程中是务必的 SIZ1操纵CBF/DREB1和CBF/DREB1调理子基因的表达 在野生型植物中，10度的低温在15min内诱导CBF/DREB1表达，且在更低的温度下转录积累增加在siz1-2苗中低温诱导CBF/DREB1转录积累在24h左右的时间里比野生型植物低与对CBF1/DREB1B 或 CBF2/DREB1的表达的影响相比，siz1突变子更多的是影响CBF3/DREB1A的表达 CBF/DREB1调理子基因COR15A, COR47,和KIN1的转录积累在暴露于低温6到12小时后开头，在siz1-2中低温诱导COR15A, COR47, 和KIN1转录积累比在野生型苗中更少但是，RD29A的表达，另一个CBF/DREB1调理子基因，在两个基因型的植物中都是类似的。
这个基因有可能是被其他的过程所调控，如hos9的突变增加RD29A的表达不凭借于CBF/DREB1蔗糖合酶，通过CBF/DREB1非凭借的途径被低温所调理 议论 遗传和生化学证据说明SUMO E3连接酶SIZ1通过对CBF/DREB1的诱导（大量的是对CBF3/DREB1A的诱导）操纵低温凭借的CBF/DREB1调理子基因的表达，从而有利于冷冻和低温响应，包括低温驯化MYC样转录因子ICE1，对于低温下诱导CBF/DREB1是必要的，是一个SIZ1-介导的SUMO1结合的直接目标SIZ-介导SUMO1连接到K393影响ICE1的活性来操纵CBF3/DREB1A的表达MYB15是一个CBF/DREB1表达的负调理子揣测是通过和启动子区的原件相互作用，虽然转录抑制功能的直接证据MYB15的表达在siz1植物中或是通过ICE1(K393R)的表达被上调，说明ICE1的unsumoylated诱导MYB15的表达因此，SIZ1-介导的 SUMO1 对ICE1的结合有利于CBF3/DREB1A的表达，抑制MYB15的表达，从而植物能够耐受低温 SIZ1转导低温信号和介导低温耐受 低温处理诱导SIZ1-介导的 SUMO1 对ICE1的结合且诱导CBF3/DREB1A的表达。
这些结果说明SIZ1-介导的ICE1的sumoylation是植物低温响应中的早期事情而且诱导信号级联回响调理。