近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊在《基因組生物學(xué)》（Genome Biology）上發(fā)表了題為“An ORFeome of rice E3 ubiquitin ligases for global analysis of the ubiquitination interactome ”的研究論文。該研究創(chuàng)制了植物中首個E3泛素連接酶（UbE3）文庫用于泛素化互作組鑒定，并利用該文庫鑒定了苯丙氨酶家族蛋白PALs的核心E3泛素連接酶OsFBK16，揭示OsFBK16通過降解OsPALs負(fù)調(diào)控稻瘟病抗性的分子機(jī)制。

 

　　泛素化修飾是真核生物體內(nèi)最重要的蛋白翻譯后修飾之一，在蛋白降解、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等多個細(xì)胞學(xué)過程發(fā)揮著關(guān)鍵作用。鑒定E3泛素連接酶及其泛素化底物是泛素化修飾研究的重點和難點。過去十年研究，利用特異識別泛素化位點的單克隆抗體等方法在動植物中鑒定到了大量的泛素化蛋白，但由于缺乏系統(tǒng)的E3泛素連接酶鑒定體系，絕大多數(shù)泛素化蛋白相對應(yīng)的E3泛素連接酶都不清楚。

 

　　為了創(chuàng)制高效的E3泛素連接酶鑒定體系，該研究對水稻中的1515個E3泛素連接酶基因（占水稻基因總數(shù)的4.73%）進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。通過PCR擴(kuò)增和大規(guī)模基因合成獲得了1499個E3泛素連接酶的全長編碼序列（覆蓋泛素連接酶的98.94%），并以此創(chuàng)制了均一化的水稻E3泛素連接酶酵母文庫（UbE3文庫）。為了驗證UbE3文庫的有效性，本研究首先對已報道的分別參與水稻干旱、高鹽和抗病等生物學(xué)過程的關(guān)鍵泛素化蛋白進(jìn)行了篩選，結(jié)果表明利用UbE3文庫可以高效的鑒定到已報道的和新的E3泛素連接酶。進(jìn)一步，對水稻中通過K-?-GG 單克隆抗體鑒定到的2362個泛素化蛋白（占水稻總蛋白的7.38%）中的OsPALs家族成員進(jìn)行了篩選。發(fā)現(xiàn) F-box類型E3泛素連接酶OsFBK16是OsPAL1-OsPAL7的核心E3泛素連接酶。證明OsFBK16特異性促進(jìn)OsPAL1、OsPAL5和OsPAL6蛋白的降解，在水稻中超量表達(dá) OsPAL1 、 OsPAL6 或敲除 OsFBK16 顯著增強(qiáng)了對稻瘟病的抗性，證明OsPALs是E3泛素連接酶OsFBK16的底物。

 

　　該研究構(gòu)建的UbE3文庫是植物中第一個完整的E3泛素連接酶文庫，提供了強(qiáng)大的蛋白組學(xué)資源，為構(gòu)建“E3泛素連接酶-泛素化蛋白”互作組奠定了重要基礎(chǔ)。由于泛素化修飾在真核生物中的重要性和保守性，該文庫對其他物種也具有重要的參考和應(yīng)用價值。

 

　　中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所王如意副研究員、尤小滿博士、張重陽博士和方紅博士為論文的共同第一作者，寧約瑟研究員為論文的通訊作者。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所謝旗研究員等參與了本項目的研究。該研究得到國家自然科學(xué)基金和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程等項目的資助。