近日，Plant Physiology杂志在线发表了yh0612cc银河侯岁稳教授团队的题为Role of Protein Phosphatase 1 Regulatory Subunit 3 (PP1R3) in Mediating Abscisic Acid Response的研究论文。该研究揭示蛋白磷酸酶PP1的调节亚基PP1R3与Ⅰ型蛋白磷酸酶(TOPPs) 组成的全酶与ABI1在细胞核内平行发挥调节ABA信号的作用。PP1R3的鉴定为研究PP1介导的蛋白磷酸化在植物胁迫反应中的作用提供了新的途径。

蛋白磷酸酶是具有催化已经磷酸化的蛋白质分子发生去磷酸化反应的一类酶分子，与蛋白激酶相对应存在，共同构成了磷酸化和去磷酸化这一重要的蛋白质活性的开关系统。

蛋白磷酸酶1(PP1)在真核生物中发挥重要作用，包括在植物激素反应中发挥重要作用，其功能是由催化亚基和调节亚基组成的全酶来发挥作用。动物基因组中大约有200个PP1相互作用的蛋白；相比之下，在植物中只有很少的报道。

本研究利用质谱技术对拟南芥中与PP1相互作用的蛋白PP1调节亚基3(PP1R3)进行了鉴定。PP1R3在多种植物组织中广泛表达，PP1R3与Ⅰ型蛋白磷酸酶(TOPPs)共定位于细胞核和细胞质中。pp1r3突变体对脱落酸(ABA)敏感，与显性负性突变体topp4-1或功能丧失的多重突变体topp1 topp4-3, topp8 topp9, topp6/7/9, topp1/2/4-3/6/7/9, 和 topp1/4-3/5/6/7/8/9 (topp-7m)相似。Topp-7m中约三分之二的差异表达基因表现出与pp1r3-2相同的基因表达变化。

在对ABA的反应中，与野生型拟南芥相比，2个pp1r3T-DNA插入突变体对ABA和盐度更为敏感。遗传分析表明，PP1R3和TOPPS共同调控ABA反应，PP1R3抑制TOPP酶活性，促进TOPP4的核定位。相比之下，ABA处理增加了细胞质中TOPP1和TOPP4的含量。重要的是，TOPP4的核定位部分恢复了topp4-1的ABA超敏表型。该结果表明，TOPP4亚细胞定位的调控对TOPP介导的ABA信号传导具有重要意义。

ABI1属于PP2CA家族，在ABA信号转导中起关键作用。因此，作者也检查了PP1R3是否与ABI1存在着相互作用。ABA处理后，pp1r3-1abi1-1c和pp1r3-2abi1-1c幼苗的根长显著长于Col、pp1r3-1和pp1r3-2。但与abi1-1c相比，pp1r3 abi1-1c幼苗的根长显著缩短，表明pp1r3 abi1-1c对ABA的反应表现为pp1r3和abi1-1c突变的相加效应。此外，通过Y2H分析，没有检测到PP1R3与ABI1/ABI2之间的物理相互作用。结果表明，PP1R3和ABI1对ABA反应的调节是平行的。

总体而言，在拟南芥中鉴定了TOPP相互作用蛋白PP1R3，PP1R3抑制TOPPS的活性，促进其核定位。PP1R3作为TOPP的调节亚单位，参与TOPP介导的信号转导途径，包括对ABA和非生物胁迫的响应。此外，PP1R3：TOPPS全酶可能与ABI1在细胞核内平行发挥调节ABA信号的作用。PP1R3的鉴定为研究PP1介导的蛋白磷酸化在植物胁迫反应中的作用提供了新的途径。

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文章链接：http://www.plantphysiol.org/content/early/2020/09/18/pp.20.01018