湖南大学揭示受体蛋白激酶TMK调控ABA信号通路

植物进化出复杂而精准的信号调控网络，以平衡生长和逆境适应性过程。脱落酸（abscisic acid, ABA）作为主要的植物激素，在植物生长发育以及胁迫应答过程中作为一种关键的内源信号分子。PP2CAs是ABA信号通路的关键调控枢纽，ABI2作为PP2CAs家族中的明星分子，在ABA信号通路中担任着重要角色。PP2CAs磷酸酶活性的调控对其功能的研究至关重要，也一度成为生命科学研究领域的热点（Geiger et al., PNAS, 2010; Wang et al., Plant Cell, 2018; Zhao et al., Plant Cell, 2019）。 

JIPB近日在线发表了湖南大学生物学院题为“TMK4 receptor kinase negatively modulates ABA signaling by phosphorylating ABI2 and enhancing its activity”（https://doi.org/10.1111/jipb.13096）的研究论文。该研究发现受体蛋白激酶TMK4与PP2CAs中的ABI2相互作用，磷酸化ABI2并增强其磷酸酶活性，负调控ABA信号通路，从而平衡逆境下的植物生长。

TMK4负调控ABA信号通路的机制

TMK4通过磷酸化作用正调控ABI2酶活，增强其对下游SnRK2s蛋白激酶的抑制作用，平衡逆境下的植物生长。

本课题通过多种生化手段发现TMK1/4与PP2CAs家族中ABI1/2相互作用，并且TMK4通过磷酸化的方式增强ABI2的磷酸酶活性。遗传学结果发现tmk4突变体相对野生型来说对ABA更敏感，主要表现为种子萌发变慢，子叶变绿变缓，主根生长也受到明显的抑制。通过打质谱找到ABI2被TMK4磷酸化的三个位点（Ser139，Ser140和Ser266），利用ABI2丝氨酸位点突变的蛋白（A型和D型）以及转基因材料进行一系列的体内外实验，发现这三个磷酸化位点对ABI2的酶活至关重要。ABI2酶活增强后对下游SnRK2s 蛋白激酶的抑制作用增强，从而揭示了TMK4负调控ABA信号通路的机制，对逆境下的植物生长具有重要意义。

博士生李兰和李斌为该论文的第一作者，于峰教授，刘选明教授和李秀山高级实验师为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

参考文献：

1. Geiger, D., Scherzer, S., Mumm, P., Marten, I., Ache, P., Matschi, S., Liese, A., Wellmann, C., AI-Rasheid, KAS., Grill, E., Romeis, T., Hedrich, R. (2010). Guard cell anion channel SLAC1 is regulated by CDPK protein kinases with distinct Ca2+ affinities. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107: 8023-8028.

2. Wang, K., He, J., Zhao, Y., Wu, T., Zhou, X.F., Ding, Y.L., Kong, L.Y., Wang, X.J., Wang, Y., Li, J.G., Song, C.P., Wang, B.S., Yang, S.H., Zhu, J.K., and Gong, Z.Z. (2018). EAR1 negatively regulates ABA signaling by enhancing 2C protein phosphatase activity. Plant Cell 30: 815–834.  

3. Zhao, J.L., Zhang, L.Q., Liu, N., Xu, S.L., Yue, Z.L., Zhang, L.L., Deng, Z.P., Burlingame, A.L., Sun, D.Y., Wang, Z.Y., Sun, Y., and Zhang, S.W. (2019). Mutual regulation of receptor-like kinase SIT1 and B'κ-PP2A shapes the early response of rice to salt stress. Plant Cell 18: 00706–00766.

来源：PlantRSS iPlants