OsMPK3即TEY型水稻C组MAPK磷酸化与E-box元素结合的转录因子水稻OsbHLH65.doc

OsMPK3即TEY型水稻C组MAPK、磷酸化与E-box元素结合的转录因子水稻OsbHLH65 摘要 主要信息 OsMPK3是一种TEY型水稻C组MAPK，它直接在细胞核内磷酸化OsbHLH65。OsMPK3和OsbHLH65在生物胁迫下被诱导表达，同时还可以抵抗相关激素。 摘要 MAPKs参与大部分的信号通路，如通过目标分子的磷酸化调节植物生长和抗逆性。根据活性环中的TXY（X=E或D）模体，植物MAPKs被分为两个亚型，即TEY和TDY；TDY结构域是植物MAPKs所独有的。在水稻中，17个MAPKs被分为6组。到目前为止，TDY型的水稻MAPKs的功能已经清楚，但是，TEY型水稻C组MAPKs和它们可能的目标底物所知甚少。在本研究中，我们认为TEY型水稻MAPK属于C小群，命名为OsMAPK3，它在细胞核中磷酸化其底物OsbHLH5。我们的电泳迁移率改变分析结果表明：OsbHLH65特异结合E-box的顺式元件而不是G-box。OsMPK3和OsbHLH65都是被诱导治疗稻瘟病、稻褐飞虱和防御相关激素，如茉莉酸甲酯和水杨酸。我们的研???结果表明：OsMPK3通过磷酸化bHLH转录因子促进防御信号转导。 关键词 水稻 稻瘟病菌 MAPK bHLH 生物胁迫 E-box顺式元件 缩略词 MAPK(MPK) 促丝裂原活化蛋白激酶 BPH 稻褐飞虱 ERK 胞外信号调节激酶 CD 常见停靠位点 TF 转录因子MAPKs bHLH 基本螺旋-环-螺旋 前言 MAPKs在胞内信号转导中扮演关键角色。MAPK级联顺序包括3个蛋白激酶，即MAPKKK、MAPKK和MAPK（Ichimura et al.2002）。根据活性环中TXT（X=E或D）模体类型，植物MAPKs分为两个亚型，而且它们都可以被MAPKK磷酸化。TEY模体类似于动物ERK型MAPKs，但是TDY是植物特有的（Cristina et al.2010;Do’czi et al.2012;Hamel et al.2006）。从藻类到高等植物，这两个模体都是高度保守的。根据序列的相似性和蛋白质结构，拟南芥MAPKs被分为4组，A-D（Ichimura et al.2002），然而在水稻中已经确定有17个基因编码MAPKs被分为6组，A-F（Reyna and Yang 2006;Rohila and Yang 2007）。在水稻中，A、B、C组MAPK有一个TEY模体和一个MAPKK的CD。相比之下，D、E、F组MAPKs缺少CD，其活性环有一个TDY模体（Reyna and Yang 2006）。TDY型MAPKs在活性环附近有3-4个氨基酸插入。很多TDY型水稻MAPKs的功能已经清楚，但是对C组MAPK知之甚少（Liu and Xue 2007;Pires and Dolan 2010;Rohila and Yang 2007）。 无论在动物还是植物基因组中，TFs中的bHLH结构域都是高度保守的。bHLH结构域是由50-60个氨基酸组成，形成两个不同的片段，一个基本片段是由10-15个氨基酸组成，一个HLH通过一个可变环将两个两亲螺旋分开（Carretero-Paulet et al.2010）。DNA结合域位于bHLH的N-端。两个bHLH蛋白的两亲螺旋可以相互绑定形成同源或异源二聚体。总共167个和162个bHLH编码基因分别在水稻和拟南芥中被确定（Carretero-Paulet et al.2010），曾有报道bHLHs参与植物防御反应。两个拟南芥bHLH TFs MYC3和MYC4需要JA调控生理过程，包括根系生长、抑制和抵抗病原体和昆虫（Ferna’ndez-Calvo et al.2011）。在水稻中，WRKY和基本亮氨酸拉链（bZIP）TFs已确定作为MAPKs的目标分子，但是bHLH的类似信息仍然缺乏（Singh et al.2012）。最近，据报道：水稻bHLH TF、RAI1被A组MAPKs磷酸化，如OsMAPK5和OsMAPK6（Reyna and Yang 2006），同时可以调节诱导子应答基因PAL1和WRKY19对抗稻瘟病（Kim et al.2012）。然而，bHLH TFs家族相对较大，多个目标底物被水稻MAPKs磷酸化，在防御反应中这些目标底物被活化。 小粒野生稻很早就有研究（Cho et al. 2005；Shim et al. 2004），它抗褐飞虱和稻瘟病。我们一个水稻MAPK，命名为OsMAPK3，与OmMPK同族。在本研究中，我们筛选它可能的底物OsbHLH65，使用酵母双杂筛选系统鉴定该转录因子是否被OsMPK3磷酸化，我们也研究与OsbHLH65作用的顺式作用元件，用以分析在响应稻瘟病