小肽（≤100氨基酸）廣泛存在于真核生物，參與植物生長(zhǎng)發(fā)育以及防御和脅迫響應(yīng)的各個(gè)方面。擬南芥基因組編碼大量的小肽，其中一類來自于前體蛋白，根據(jù)其N端序列分為分泌肽和非分泌肽（如CLAVATA3、LUREs和RALFs）。另一類小肽是直接從小開放閱讀框（sORFs）翻譯而來（如ROTUNDIFOLIA4和POLARIS），也是植物正常生長(zhǎng)所必需的。盡管已有多項(xiàng)研究表明小肽在植物生長(zhǎng)和脅迫響應(yīng)中作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)或調(diào)控分子發(fā)揮功能，但許多由sORFs直接翻譯的未知小肽仍有待鑒定。
2022年3月14日，New Phytologist在線發(fā)表了中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物張學(xué)琴課題組題為“Plant-specific small peptide AtZSP1 interacts with ROCK1 to regulateorgan size in Arabidopsis”的研究論文。該研究鑒定發(fā)現(xiàn)植物特異性小肽AtZSP1與ROCK1互作，兩者可能作用于同一途徑，通過影響擬南芥細(xì)胞分裂素水平來調(diào)控器官大小。
作者首先從TAIR10數(shù)據(jù)庫(kù)中提取了4479個(gè)小肽（≤150氨基酸），其中3698個(gè)小肽屬于未注釋的。進(jìn)而過濾掉有信號(hào)肽的，獲得366。366個(gè)小肽中只有28個(gè)是單copy的，其中有10個(gè)有T-DNA插入系，最后作者錨定到了Zengda Small Peptide 1 （AtZSP1）（圖a）。從生長(zhǎng)的狀況來看，純合T-DNA插入突變體的器官明顯小于WT，尤其是四周齡地上組織的大小，表明它可能正調(diào)控器官生長(zhǎng)（圖b）。AtZSP1的過表達(dá)可完全回補(bǔ)atzsp1-1突變體的小器官表型（圖b）。對(duì)于鮮重，葉圍等的統(tǒng)計(jì)也表明，AtZSP1明顯正調(diào)控器官的發(fā)育（圖c，d，f）。T-DNA插入序列分析也發(fā)現(xiàn)是發(fā)生在AtZSP1外顯子的起始密碼子前的大概20多bp（圖e）。
詳細(xì)的表型調(diào)查也是表明AtZSP1的敲除降低了例如plant height, cotyledon area, flower numbers, silique numbers 等（下圖）。但是過表達(dá)株系則是相反的趨勢(shì)（下圖）。
從小肽AtZSP1的表達(dá)來看，基本上各個(gè)組織中均有表達(dá)。進(jìn)化分析也發(fā)現(xiàn)，在很多個(gè)物種都有這個(gè)小肽。并編碼一種在植物中高度保守的包含57個(gè)氨基酸的內(nèi)膜相關(guān)蛋。
進(jìn)一步營(yíng)養(yǎng)和生殖階段表型比較以及掃描電鏡觀察證實(shí)，AtZSP1正調(diào)控?cái)M南芥器官生長(zhǎng)和大小。亞細(xì)胞定位也發(fā)現(xiàn)這個(gè)小肽可以定位到TGN, PVC, Golgi, ER等區(qū)域。
通過對(duì)敲除植株和WT的野生型RNA-seq對(duì)比發(fā)現(xiàn)，AtZSP可能主要通過調(diào)控cytokinin，也就是細(xì)胞分裂激素信號(hào)來調(diào)控植株的生長(zhǎng)和發(fā)育。并且在敲除和過表達(dá)植物，細(xì)胞分裂素的含量都得到顯著的降低和提升。并且ARR家族中的5/6/7也是得到了顯著的降低和提升。說明AtZSP可能通過調(diào)控這幾個(gè)功能基因調(diào)控細(xì)胞分裂素的合成。
進(jìn)一步酵母雙雜的結(jié)果表明，AtZSP可以和ROCK1基因互作，一個(gè)已知與細(xì)胞分裂素有關(guān)的蛋白。進(jìn)一步的co-IP，BiFC，Split-LUC等實(shí)驗(yàn)也表明AtZSP1與ROCK1在內(nèi)膜系統(tǒng)中互作。并且AtZSP1的表型和低細(xì)胞分裂素水平能夠被rock1突變部分恢復(fù)，表明AtZSP1可能與ROCK1相互拮抗地作用于同一通路，以調(diào)控與細(xì)胞分裂素水平相關(guān)的器官生長(zhǎng)。
最后，作者利用docking探索了小肽AtZSP1如何與ROCK1的不同區(qū)域進(jìn)行互作的。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)AtZSP1中的W23對(duì)于兩蛋白的互作必不可少。
本文使用 文章同步助手 同步
