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蛋白质泛素化修饰可介导目标蛋白质通过泛素-蛋白酶体途径发生降解,这一途径是真核细胞中蛋白质降解的主要方式,也是调控细胞内蛋白质命运的主要形式。了解植物体内蛋白质泛素化修饰的差异变化,对于解析蛋白质泛素化修饰对植物生长发育的调控及影响十分重要。拟南芥(Arabidopsis thaliana)da3-1突变体是一种去泛素化酶突变体,具有植株叶片大而卷曲,果荚与种子较大等明显特征。拟南芥mac3a mac3b突变体是一种E3泛素连接酶突变体,其植株的形态特征与野生型拟南芥相比也比较明显,叶片较小且果荚和种子均较小。了解两种突变体材料较野生型相比蛋白质的泛素化差异有助于解析蛋白质泛素化修饰对植物生长发育过程可能存在的调控机制。本研究利用定量蛋白质组学的方法,分析了拟南芥突变体da3-1和mac3a mac3b较野生型相比叶片蛋白质的泛素化差异。我们利用K-?-GG泛素特异抗体富集泛素化修饰肽段并结合高分辨率质谱共鉴定到了1475个泛素化修饰蛋白质中2970条泛素化肽段。其中1037个泛素化修饰蛋白质中的1752条肽段泛素化水平与野生型拟南芥相比存在差异。突变体da3-1中泛素化水平较低的肽段占比较多,而mac3a mac3b中大部分肽段泛素化水平较高。这些蛋白质主要参与信号转导、基因表达与转录、蛋白质合成、折叠、降解与修饰、蛋白质泛素化、胁迫与防御及代谢等过程。我们还利用TMT标记技术结合高分辨率质谱对拟南芥叶片蛋白质的丰度进行了分析,发现泛素化差异蛋白的蛋白质丰度与泛素化水平并不存在完全的直接联系。只有464种蛋白质泛素化水平与蛋白质丰度同时发生了变化,这些蛋白质的泛素化水平和丰度的变化模式初步解析了植物体内生长发育过程或胁迫反应过程的调控,主要涉及:(1)泛素化修饰对转录因子和RNA聚合酶Ⅱ的调控在DNA损伤修复中起重要作用;(2)泛素化修饰通过对蛋白质合成、折叠、转运等相关蛋白质的调控参与细胞内蛋白质稳态的调节;(3)泛素-蛋白酶体系统中的成分通过自身泛素化修饰调节自身活性进而对一些蛋白质的命运进行调控;(4)突变体da3-1中,钙调蛋白调节去泛素化酶UBP6活性进而调控底物蛋白的泛素化水平;(5)突变体da3-1中,去泛素化酶UBP12、UBP14、OTU冗余发挥作用以调节相关蛋白质的泛素化水平;(6)COI1 E3连接酶对JAZ家族蛋白质泛素化修饰的调节有利于减弱对JA信号响应基因表达的抑制作用,能够参与植物正常的生长发育过程;(7)泛素-蛋白酶体系统中E3连接酶可调控ABA信号通路中关键蛋白质的活性与稳定性,从而有效控制ABA应答基因的表达,进而调控ABA信号通路,参与植物种子萌发。上述结果为分析两种拟南芥突变体中可能存在的表型调控机制提供了重要的信息,对于深入解析两种突变体材料的生长发育调控机制具有十分重要的意义。