中国农业科学院植保所揭示水稻E3泛素连接酶调控COP9信号复合体亚基蛋白稳态介导广谱抗病的新机制

　　近日，中国农业科学院植物保护研究所作物病原生物功能基因组研究创新团队在Science子刊《科学进展》（Science Advances）上发表了题为“Ubiquitination of OsCSN5 by OsPUB45 activates immunity by modulating the OsCUL3a-OsNPR1 module”的研究论文。该研究报道了E3泛素连接酶OsPUB45通过泛素化降解OsCSN5调控OsCUL3a-OsNPR1模块，调控水稻广谱抗病的新机制。

 

　　COP9信号复合体（COP9 signalosome, CSN）是真核生物中高度保守的蛋白复合物。CSN5是关键的催化亚基，在动植物发育和免疫中发挥着重要作用，然而CSN5在植物免疫中如何发挥作用以及其蛋白稳态如何被调控还不清楚。

 

　　本研究发现，在水稻中抑制表达OsCSN5增强了对稻瘟病和白叶枯病的抗病性且不影响水稻正常生长。利用团队创制的水稻E3泛素连接酶文库（UbE3）筛选到OsCSN5的E3泛素连接酶OsPUB45，OsPUB45泛素化并通过26S蛋白酶体系统促进OsCSN5降解。进一步发现OsCSN5通过稳定OsCUL3a，进而促进抗病正调控因子OsNPR1的降解负调控抗病性。在水稻中过量表达OsPUB45，则会抑制OsCUL3a蛋白积累，进而促进OsNPR1蛋白稳定性，反之敲除OsPUB45则会抑制OsNPR1蛋白积累。本研究证明COP9信号复合体亚基OsCSN5是水稻广谱抗病的关键感病因子，在植物中首次发现调控CSN5蛋白稳态的E3泛素连接酶，并深入解析了CSN5蛋白的稳态调控和广谱抗病机制，为培育广谱抗病新品种提供了重要理论基础和候选基因。

 

　　中国农业科学院植物保护研究所和深圳农业基因组研究所联合培养博士后张重阳，中国农科院植保所和比利时列日大学联合培养博士研究生房良为论文的共同第一作者，中国农业科学院植物保护研究所宁约瑟研究员和王如意副研究员为论文的通讯作者。江苏里下河地区农业科学研究所李爱宏研究员、肖宁研究员，宁波大学羊健研究员，深圳农业基因组研究所阮珏研究员等也参与了研究工作。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国农科院农业科技创新工程等项目的资助。

 

　　论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr2441