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研究背景
在开花植物中,花的寿命因物种而异,并且与繁殖策略密切相关,因为它是吸引传粉昆虫的一个重要因素。花瓣衰老是一种程序性细胞死亡(PCD),是一个受发育调控和基因编程的过程。在花瓣衰老过程中,与 PCD 相关的基因被诱导,细胞成分发生降解,营养物质从衰老的花瓣转移到子房等发育中的组织。然而,在园艺中,花的寿命是决定观赏植物商业价值的一个重要特征,因此需要延长花寿命的技术。日本牵牛花(Ipomoea nil)及其近缘物种的昙花一直被用作花衰老研究的模型系统,因为它们能严格控制衰老和明显的 PCD 症状,包括类似自噬的过程。在花瓣衰老的案例中,与之前的报告 一样,我们基本上交替使用 "衰老 "和 "PCD "这两个术语,在讨论单个细胞的死亡时更多地使用 PCD,而在讨论整个器官的发育时则使用衰老。
EPHEMERAL1(EPH1)是一种NAM/ATF1,2/CUC2(NAC)转录因子(TF),在I. nil花瓣衰老过程中的PCD调控中起着至关重要的作用。抑制 EPH1 mRNA 能明显延缓花瓣衰老,在 EPH1 敲除的转基因植株中,花的寿命(即花瓣凋谢的时间)大约延长一倍11。NAC 蛋白构成了植物中最大的 TFs 家族之一,这些植物特异性 TFs 已被证明参与了多种发育过程和胁迫反应。NAC TFs 的特点是具有高度保守的 N 端 DNA 结合结构域(NAC-DBD)和多种 C 端转录调控结构域。X 射线晶体学研究发现,NAC-DBD 由一个扭曲的 β-片状结构组成,两侧与 α-螺旋相对,并以二聚体形式与共识核心序列 CGT[G/A] 结合。与结构上折叠且高度保守的 NAC-DBD 不同,大多数 NAC 蛋白的 C 端结构域在本质上是无序的,每个结构域都具有独立的功能。
TFs 可促进两个重要过程:(1)蛋白质与蛋白质之间的相互作用,如二聚化或辅助因子结合;(2)DNA 与基因组中的目标调控区域结合。由于 TFs 在选择性基因调控中的基本作用,它们是药物发现的理想靶点。然而,除了核受体家族外,由于结构明显紊乱和缺乏明确的小分子结合口袋,开发针对 TFs 的小分子抑制剂仍是一项挑战。此外,建立 TFs 药物筛选系统也很困难,因为生物活性 TFs 的重组表达和纯化具有挑战性,因为它们在没有伙伴蛋白或靶 DNA 的情况下通常具有不稳定的结构。最近,我们开发了一种基于无细胞蛋白质合成的药物筛选系统来检测 DNA 蛋白相互作用,并鉴定出了一种 GATA3 DNA 结合活性抑制剂。
研究结果
分子机制图(TOC图/顶级综述),答辩ppt美化,教科书配图,找科学艺术科研绘图。
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