来源：BioArt植物
植物体内包括三类光受体以适应不断变化的光照环境，分别为红光/远红光受体（光敏色素）、蓝光受体（隐花色素、向光素等）和紫外光受体。在拟南芥中的研究表明，光敏色素phyA和隐花色素cry2在植物对弱光的反应中发挥作用，而phyB和cry1则是强光下的主要光受体【1】，这表明植物通过不同的光受体家族及其家族成员识别光强和光质以适应各种环境。拟南芥的向光素家族中有高感光度的光受体phot1和低感光度的光受体phot2两个成员，它们会通过自身磷酸化介导蓝光反应，比如向光性、气孔开放等【2】。向光素的N末端有LOV1（light, oxygen or voltage sensing）和LOV2两个结构域，而在C末端有一个色氨酸/苏氨酸激酶结构域。研究表明，phot1光受体可以介导黄化幼苗下胚轴的向光性反应并且其LOV1结构域对低强度蓝光条件下诱导的向光性反应是必须的【3】，但是phot1 LOV1控制phot1光敏性的机制尚不清楚。
ROOT PHOTOTROPISM2（RPT2）蛋白是拟南芥向光性反应的信号转导重要因子，定位在质膜上并与phot1形成复合物。日本Niigata University的Tatsuya Sakai等的研究表明，光诱导的RPT2是拟南芥下胚轴向光性生长光感适应的基础，并且rpt2功能丧失突变体对极低强度蓝光显示出较高的光敏性【4】，但是目前关于RPT2调控phot1功能的机制尚不清楚。
近日，Tatsuya Sakai研究组在The Plant Cell在线发表了一篇题为Arabidopsis ROOT PHOTOTROPISM2 Is a Light-Dependent Dynamic Modulator of Phototropin1 的研究论文，进一步揭示了RPT2调控phot1蓝光受体光敏反应活性的机制。
该研究通过酵母双杂实验发现，RPT2会结合到PHOT1 LOV1结构域，从而影响phot1的光敏性。RPT2的这种结合特性和功能不受phot1 LOV1结构域的光化学反应和phot1的磷酸化状态的影响。进一步通过免疫印迹分析发现，rpt2突变增强了phot1的自磷酸化活性，而RPT2的过表达则会抑制phot1自磷酸化活性，而不是增强其去磷酸化活性。以上研究表明，RPT2通过LOV1结构域负调控phot1的自磷酸化，从而影响其光敏性和/或激酶活性。
在蓝光条件下，phot1及其相关蛋白NPH3会在转录后调控RPT2的表达，并有助于RPT2蛋白的稳定化。该研究还发现，RPT2蛋白的表达水平随蓝光强度的增加而增加，表明RPT2可以起到一个“分子变阻器”的作用。此外，RPT2的表达不仅可以被光敏色素和隐花色素上调，同时也受到向光素的调控。当phot1不活跃时，RPT2蛋白通过泛素-蛋白酶体途径降解，而phot1和phot2的激活可能会负调控RPT2蛋白的降解。
总之，该研究表明RPT2可以充当一种“分子变阻器”，并且在任何光强条件下都保持phot1的中等活化水平。
Expression Patterns of RPT2pro:GUS and RPT2pro:RPT2-VENUS.参考文献
【1】Li, J., Li, G., Wang, H., and Deng, X.Q. (2011). Phytochrome signaling mechanism. The Arabidopsis Book e0148
【2】Kagawa, T., Sakai, T., Suetsugu, N., Oikawa, K., Ishiguro, S., Kato, T., Tabata, S., Okada, K., and Wada, M. (2001). Arabidopsis NPL1: a phototropin homolog controlling the chloroplast high-light avoidance response. Science 291: 2138-2141.
【3】Sullivan, S., Thomson, C.E., Lamont, D.J., Jones, M.A., and Christie, J.M. (2008). In vivo phosphorylation site mapping and functional characterization of Arabidopsis phototropin 1. Molecular Plant 1: 178-194.
【4】Haga, K., Tsuchida-Mayama, T., Yamada, M., and Sakai, T. (2015). Arabidopsis ROOT PHOTOTROPISM2 Contributes to the adaptation to high-intensity light in phototropic responses. The Plant Cell. 27: 1098-1112
原文链接：http://www.plantcell.org/content/early/2020/03/25/tpc.19.00926来源：bioartplants BioArt植物
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