生化科技系助理教授鄭梅君團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)植物特有的磷酸化機(jī)制能調(diào)節(jié)光照促進(jìn)的轉(zhuǎn)譯作用 成果發(fā)表於Nature Communications

光照不僅是植物行光合作用的能量來源，同時(shí)也是影響植物各種生理現(xiàn)象的訊號(hào)來源，在植物生長過程中扮演至關(guān)重要的角色。過去的研究指出，光照可以促進(jìn)植物在發(fā)生光型態(tài)(photomorphogenesis) 過程中的轉(zhuǎn)譯作用效率，而這樣的轉(zhuǎn)譯作用直接啟動(dòng)跟葉綠體、光合作用、以及核醣體相關(guān)的蛋白合成。與過去研究透徹的轉(zhuǎn)錄作用相比，轉(zhuǎn)譯作用的層次影響更廣且重要，因?yàn)槠渲苯佑绊懙降鞍椎纳膳c恆定。然而在植物中，是什麼樣的機(jī)制調(diào)節(jié)著轉(zhuǎn)譯作用以及選擇性蛋白合成仍不清楚；光照又是誘導(dǎo)什麼樣的特殊機(jī)制影響轉(zhuǎn)譯作用更是鮮少人知。

臺(tái)灣大學(xué)生化科技系助理教授鄭梅君的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，阿拉伯芥中的磷酸酶SPA (SUPPRESSOR OF PHYA-105) 在光照刺激下，可以藉由磷酸化真核轉(zhuǎn)譯啟動(dòng)因子eIF2α來促進(jìn)轉(zhuǎn)譯作用。SPA磷酸酶在光照下會(huì)由細(xì)胞核移動(dòng)至細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，與真核轉(zhuǎn)譯啟動(dòng)因子eIF2α產(chǎn)生交互作用並將其磷酸化。然而此磷酸化位點(diǎn)不同於以往在哺乳動(dòng)物與酵母菌中發(fā)現(xiàn)的典型磷酸化位點(diǎn)，而是位於eIF2α的C端。藉由各種磷酸化點(diǎn)突變的轉(zhuǎn)殖株建立，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)此磷酸化可以藉由促進(jìn)轉(zhuǎn)譯啟動(dòng)因子複合物的組成，來促進(jìn)轉(zhuǎn)譯作用，並導(dǎo)致植物進(jìn)行光型態(tài)發(fā)生。研究團(tuán)隊(duì)也將不同物種的蛋白質(zhì)序列進(jìn)行比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)動(dòng)物缺少與植物相同的C端磷酸化位點(diǎn)，也再次證明植物具有和動(dòng)物不同的調(diào)控機(jī)制?？偨Y(jié)來說，光照可以促進(jìn)植物eIF2α的C端被磷酸化並調(diào)控轉(zhuǎn)譯作用效率。此研究成果不但回答長久以來無法了解的問題，更提供給未來研究一個(gè)全新的思考方向。

此研究已於2024年4月發(fā)表於國際頂尖期刊《自然通訊》Nature Communications。研究工作最重要的執(zhí)行者為博士班學(xué)生張卉仙，協(xié)同作者為黃琳禎、美國德州大學(xué)奧斯汀分校Dr. Enamul Huq與Dr. Karen S. Browning，計(jì)畫由國科會(huì)支持下完成。

研究全文: https://www.nature.com/articles/s41467-024-47848-7