中科院呂東平課題組在細菌中實現植物泛素化途徑的重建

　　泛素化是一種重要的真核生物蛋白質翻譯后修飾方式，它決定了被修飾蛋白的命運。

　　泛素化修飾的作用可概括為兩點：1.參與蛋白質降解；2.直接影響蛋白質的活性和定位。

　　泛素激活酶（E1）、泛素結合酶（E2）、泛素連接酶（E3）、去泛素化酶、蛋白酶體共同構成了泛素-蛋白酶體系統（UPS）。在細胞內，UPS能快速降解不正常的蛋白質以及一些瞬時調節蛋白。

　　細胞通過給需要被降解的蛋白質貼上不同的泛素標簽，高特異性地降解蛋白質。

　　靶蛋白的泛素化涉及3個連續的酶促反應，分別由E1、E2、和E3來催化，最終使泛素共價地結合到了底物蛋白上。整個泛素化途徑至少需要五個蛋白的參與：泛素單體、E1、E2、E3和底物蛋白。

　　為了研究植物的泛素化調節方式，“植物基因組學國家重點實驗室”的呂東平研究組利用合成生物學的手段，將編碼以上5個植物（擬南芥）蛋白的基因同時在同一大腸桿菌細胞中表達，獲得了植物泛素化途徑在細菌中的重建。

　　利用二重表達載體，在原核表達載體中共表達了擬南芥泛素單體（Ub）、泛素化底物（ABI3）與E1、E2、E3（AIP2）。

　　該系統具有以下優點：1）植物泛素化組分在細菌中表達后，直接參與了泛素化反應，因此免去了預先表達純化這些蛋白質的步驟，這對于那些水溶性差的蛋白尤為重要；2）在該系統中，所有植物蛋白均在活細胞內進行泛素化反應；3）利用該系統可以產生大量的泛素修飾蛋白，這有利于下一步的泛素化位點鑒定和生化研究。因此，該系統提供了一種研究植物蛋白質泛素化的新方法。

　　該研究成果于2017年5月16日在老牌植物學雜志《 Plant Journal》 上以 Technical advance 的形式在線發表。研究組碩士研究生韓玉芳為論文第一作者，碩士畢業生孫建杭為共同第一作者。

　　利用該重組系統的多重優勢，可快速篩選E3連接酶的靶標，或進行其他有關植物泛素化的研究。

　　呂東平研究員介紹——

　　1、學習經歷：

　　1998年獲內蒙古大學生物系學士學位；

　　2001年獲中國科學院植物研究所碩士學位；

　　2007年獲美國夏威夷大學博士學位；

　　2、工作經歷：

　　2008年在夏威夷大學從事博士后研究；

　　2009年2月至2011年2月 在美國德克薩斯A&M大學從事博士后研究；

　　2011年2月至2012年上半年，在美國德克薩斯A&M大學受聘助理研究科學家（Assistant Research Scientist）。

　　2012年10月入選國家“青年千人計劃”，同時就職于中國科學院遺傳與發育生物學研究所IGDB。

　　研究領域：植物抗病信號轉導途徑