[吳素幸] 植物生物時鐘:LWD蛋白質複合體幫忙算時間
發稿時間:外在光環境可以訓練植物建立生物時鐘,植物也仰賴內建生物時鐘來精準預測環境的晝夜週期變化,這個「內、外同步化」的過程,除了可以優化植物的生長與發育外,也會增加作物的產量和強化植物對環境的韌性。
本所吳素幸博士實驗室先前發現:光調節 WD 蛋白質(LIGHT-REGULATED WD proteins, LWDs)在維持阿拉伯芥精確且穩健的生物時鐘中扮演關鍵角色,LWDs 蛋白質擁有多重 WD 重複序列,可以作為結構支架,用來招募其他蛋白質,共同組裝成多功能的蛋白質複合體。為了深入了解這些由LWDs 驅動的蛋白質複合體在晝夜時間軸中不同位點的異同與組成成員,研究團隊利用 TurboID 鄰近標記技術,成功鑑定出 219 個和LWD1有交互作用蛋白質,包含發現與驗證數個過去從未報導過的嶄新生物時鐘調節因子。研究結果也顯示在一天24小時中,LWD1可以藉由和不同蛋白質的動態交互作用,組成功能各異的蛋白質複合體,來機動調節生物時鐘基因的表現,舉例來說:LWD1與TCP轉錄因子的結合可以啟動植物生物時鐘基因 CCA1 在黎明的表現,但是LWD1和轉錄抑制蛋白質 PRR/HDA/TPL 所形成的複合體卻可以在下午至夜晚初期時壓制CCA1 ,讓CCA1的表現量維持在波谷,確保CCA1這個清晨基因準確地在清晨達到表現高峰,啟動植物每天24小時週而復始、與外在光環境精準配合的生物時鐘運作。
藉由闡述LWD1蛋白質複合體的多樣性以及對CCA1的雙重調節機制,此研究不僅深入了解LWD蛋白質如何穩定生物時鐘運作,也將植物生物時鐘的相關研究推展至一個嶄新面向。