全 文 :2014年1月 四川大学学报(自然科学版) Jan.2014
第51卷 第1期 Journal of Sichuan University(Natural Science Edition) Vol.51 No.1
收稿日期:2013-01-25
基金项目:国家自然科学基金(31171586);国家转基因重大专项(2011ZX08009-003-002)
作者简介:陶志文(1985-),男,硕士,研究方向为生物化学与分子生物学.
通讯作者:杨毅.E-mail:yangyi528@vip.sina.com
doi:103969/j.issn.0490-6756.2014.01.32
拟南芥AtMYB44与RCAR1相互作用的研究
陶志文,李德款,姜 欣,袁德志,杨 毅
(四川大学生命科学学院生物资源与生态环境教育部重点实验室,成都610064)
摘 要:以拟南芥脱落酸(ABA)受体RCAR1和以文为诱饵蛋白质,利用酵母双杂交(Y2H)
技术筛选出转录因子AtMYB44,本文进行了pul down及重转酵母验证,确定它们之间的关
系,实验结果显示RCAR1与AtMYB44之间确实存在相互作用.此外,为了确定RCAR1在
AtMYB44上的作用区域,构建了不同长度的AtMYB44cDNA序列的PGADT7载体,利用
酵母双杂交实验分析,表明只有AtMYB44的N端54~105氨基酸序列与RCAR1存在相互
作用.
关键词:蛋白沉降;酵母双杂交;RCAR1;AtMYB44
中图分类号:Q78 文献标识码:A 文章编号:0490-6756(2014)01-0189-05
Interaction study between AtMYB44 and RCAR1in Arabidopsis thaliana
TAOZhiWen,LI De-Kuan,JIANG Xin,YUAN De-Zhi,YANG Yi
(Key Laboratory of Bio-resources and Eco-Environment of Ministry of Education,Colege of Life Sciences,
Sichuan University,Chengdu 610064,China)
Abstract:The transcription factor AtMYB44found previously was an interacting partner of the bait pro-
tein ABA receptor RCAR1by yeast two-hybrid screening.In order to further confirm relationship be-
tween them,pul down assay and re-transfected yeast assay were conducted.The results suggested that
AtMYB44indeed interacts with RCAR1.In addition,to determine the interaction region of RCAR1at
AtMYB44,different length AtMYB44cDNA sequence fusion vectors of PGADT7plasmid were con-
structed.By Y2Hanalysis,the result showed that the interacting area is located at 54~105amino acid
of AtMYB44Nterminus with RCAR1.
Key words:Pul down;Y2H;RCAR1;AtMYB44
1 引 言
在植物体内,植物激素脱落酸(ABA)调控许
多基因的表达,它的关键作用是调控植物的抗逆
性及植物的生长发育[1].在整个ABA信号传递过
程中,ABA受体是唯一直接感受 ABA信号的元
件,是传递ABA信号的起始,起到一个开关的作
用.因此探究与ABA受体相互作用的蛋白,对深
入了解ABA信号转导途径,认识其作用机制具有
至关重要的作用[2].
目前,一些ABA受体已有报道,但仍有一些
尚未被证实[1].2009年,一种含有START结构
域 蛋 白 家 族, 命 名 为 PYR/PYLs(也 称 为
RCARs),被鉴定为ABA受体蛋白.研究者发现
一些PYR/PYL蛋白既能与PP2C发生相互作用,
又具有抑制它的活性[3-5].该PP2C(ABI1、ABI2、
四川大学学报(自然科学版) 第51卷
HAB1和 PP2CA/AHG3)负调控 ABA 反应[5].
相反地,能被ABA激活的SnRK2是ABA信号通
路的正调控因子[1].PYR/PYL对PP2C的抑制作
用导致SnRK2激酶(包括SnRK2.2、SnRK2.3和
SnRK2.6)成功激活,它们使一种称为 ABFs/
AREBs的bZIP型转录因子磷酸化[6,7].该bZIP
结合在 ABA 反应的启动子元件上,从而诱导
ABA应答基因的表达[8];然而ABA信号通路中仍
然有许多的调控因子尚不清楚.
鉴于以上原因,本实验室以拟南芥ABA受体
RCAR1为诱饵蛋白质,利用酵母双杂交技术筛选
出了AtMYB44转录因子.由于酵母双杂交技术
存在缺陷,可能存在假阳性;为了排除假阳性,本
文进行了pul down实验和酵母重转验证实验确
定它们之间的相互作用,实验结果显示 RCAR1
与AtMYB44之间确实存在相互作用.为了进一
步确定RCAR1在AtMYB44上的作用区域,本文
构建了不同长度的 AtMYB44cDNA 序 列 的
PGADT7载体,利用酵母双杂交实验分析,表明
只有 AtMYB44的 N 端54~105氨基酸序列与
RCAR1存在相互作用.
2 材料与方法
2.1 材料
Rosseta菌株,PET28a、PGEX-6P-1载体为
本实验室保存.GST-resin、His-resin蛋白质纯化
柱购自invitrogen公司.His抗体购自Sigma公
司.PVDF膜购自罗氏.DAB显色购自北京康为
世纪.酵母双杂交系统及酵母相关产品购自Clon-
tech公司.DMSO购自Sigma公司,其它的试剂
购自成都博瑞克生物技术有限公司.引物合成及
测序由华大基因公司完成.
2.2 方法
2.2.1 目的基因的分离与载体的构建 参照本实
验之前克隆得到的拟南芥 AtMYB44、RCAR1基
因的方法[2],得到AtMYB44与RCAR1基因序列
全 长. 构 建 PET28a-AtMYB44、PGEX-6P-1-
RCAR1重组表达载体,然后采用亲和层析纯化方
法,分别得到 His-AtMYB44、GST-RCAR1融合
蛋白;构建PGBKT7-RCAR1诱饵载体的实验方
法引用参考文献[2].根据文献的报道,对 At-
MYB44蛋白家族的基因序列进行了比对(图2),
并用SMART软件对 AtMYB44的基因结构域进
行预测,将 AtMYB44的氨基酸序列分成五个部
分 (图 1):AtMYB441-54、AtMYB441-105、At-
MYB4454-105、AtMYB4454-305、AtMYB44105-305.分别
设计引物,PCR扩增,酶切后连接PGADT7形成
融合载体:PGADT7-AtMYB441-54、PGADT7-At-
MYB441-105、PGADT7-AtMYB4454-105、PGADT7-
AtMYB4454-305、PGADT7-AtMYB44105-305.
图1 不同长度的AtMYB44氨基酸片段AD载体的
融合蛋白
Fig.1 The AD plasmid fusion protein of different
AtMYB44amino acid sequences
2.2.2 蛋白质纯化及Pul down 蛋白质纯化过
程方法参考文献[9],分别得到较纯的蛋白0.3836
mg/mL His-AtMYB44、0.4014mg/mL GST(用
作对照组)、0.4010mg/mL GST-RCAR1.分别取
50μL的GST、GST-RCAR1蛋白质,向其中各加
入40μL谷胱甘肽-Sepharose 4B介质及13μL的
His-AtMYB44蛋白质,然后各补足Incubation
buffer(50 mmol Tris-Cl,pH 7.5,100 mmol
NaCl,1mmol EDTANa2,1mmol DTT,0.2%
Triston X-100)到500μL的体系;将它们在70r/
min,4℃ 孵育4h.用 Washing buffer(50mmol
Tris-Cl,pH 7.5,500mmol NaCl,1mmol ED-
TANa2,1mmol DTT,0.1%Triston X-100)洗6
次,每次洗5min,最后低速离心1min得到蛋白
质复合体.然后加入30μL 1×loading buffer制
样,取1.3μL His-AtMYB44制作10%Input,
SDS-PAGE凝胶电泳及western blot检测按参考
文献[10]进行,以 His-Tag特异性抗体为检测抗
体.
2.2.3 酵母转化 酵母转化步骤按照 CLON-
TECH 操作手册进行.以 PGBKT7-RCAR1 +
PGADT7-AtMYB441~305共转为正对照;以 PG-
BKT7-RCAR1 + PGADT7 与 PGBKT7 +
PGADT7-AtMYB441~305为负对照.将图1所构建
091
第1期 陶志文等:拟南芥AtMYB44与RCAR1相互作用的研究
的 AtMYB44不同长度的氨基酸片段融合载体
AD 分 别 与 PGBKT7-RCAR1 共 转 到 酵 母 菌
AH109中,涂在缺陷性培养基SD/Leu/Trp上
30℃培养3~4d,然后分别挑取单克隆菌涂在
SD/Leu/Trp与SD/Leu/Trp/His/Ade平板上
30℃培养3~4d,能在SD/Leu/Trp/His/Ade
平板上长出白色光滑、丘状隆起状的菌落就是阳性
克隆菌.
2.2.4 β-半乳糖苷酶的定性分析 β-半乳糖苷酶
的定性分析操作方法及Z buffer/X-gal试剂的配
制方法参考CLONTECH的操作手册.
3 结果与分析
3.1 AtMYB44是典型的R2R3型转录因子
AtMYB44基因的开放阅读框包含918对碱
基,共编码305个氨基酸.它是典型的R2R3型转
录因子,在拟南芥中属于S22亚家族,这个家族
包 括:AtMYB44、AtMYB70、AtMYB73、At-
MYB77,它们都具有典型的 MYB结构域和两个
保守的基元 TGLYMSPxSP(m1)与 GxFMxV-
VQEMIxxEVRSYM(m2)(图2),R2R3这两个保
守的结构域都含有保守的色氨酸.
图2 R2R3-MYB的S22家族序列比对
其中R2、R3是典型的 MYB结构域,星号表示保守的色氨酸,m1、m2为它们共同的保守基元
Fig.2 Subgroup22sequence alignment
R2and R3are typical MYB domain,the asterisk indicating conserved tryptophan,m1and m2as their com-
mon conserved motif
3.2 Pul down验证AtMYB44与RCAR1之间的
相互作用
此部分的分析及作图方法参考文献[10],首
先,采用亲和层析纯化方法,得到了纯度较高的
三个蛋白,结果如图3-A-(b)所示:从左至右分别
是GST-RCAR1、GST、His-AtMYB44;其次,采用
His-Tag抗体检测了Pul down实验得到的相互
作用蛋白复合物,如图3-A-(a)所示:从左至右分
别是GST-RCAR1+ His-AtMYB44、GST+ At-
MYB44、10%Input,其中10%Input作为阳性对
照;图3-B是用Bandscan软件对图3-A-(a)中蛋白
条带的灰度统计结果;根据已得到的实验结果,可
以确定:RCAR1与 AtMYB44之间在体外的确存
在相互作用.
3.3 AtMYB44与RCAR1相互作用区域
按照实验方法2.2.3挑取单克隆酵母菌,30℃
培养3~4d,经His/Ade-tag检测.结果发现:所有
的转化子在SD/Trp/Leu培养基上长出白色光滑、
丘状隆起状的菌落,这表明共转成功,并且 At-
MYB44和RCAR1对酵母菌没有毒性(图4-A);At-
191
四川大学学报(自然科学版) 第51卷
MYB441~105、AtMYB4454~105、AtMYB4454~305及全长
AtMYB441~305转化子可以在四缺的平板上长出白色
光滑、丘状隆起状的菌落(图4-B),初步表明在这四
个转化子的AtMYB44的氨基酸序列中都包括可以
与RCAR1发生相互作用从而启动 His/Ade-tag报
告基因表达的蛋白质功能域.
图3 GST Pul down体外实验检测AtMYB44与RCAR1之间相互作用
Fig.3 Interaction between AtMYB44and RCAR1by GST Pul down assay in vitro
A:Detecting of the interaction between AtMYB44and RCAR1by His antibody,His-ATMYB44+
GST as a negative control; B:AtMYB44relative content tested by Bandscan software,the value of
10%Input being set to 100,the value of AtMYB44connecting with GST being zero,the value of At-
MYB44connecting with GST-RCAR1being 17.
3.4 β-半乳糖苷酶的定性分析
采用滤纸印迹法定性检测转化酵母菌落LacZ
报告基因的表达,结果表明:AtMYB441~105、At-
MYB4454~105、AtMYB4454~305转化子的酵母菌通过
X-gal显色后,其菌落都可以在滤纸上显示为蓝
色,与正对照AtMYB441~305相似,而负对照没有
显色(图4-C).该结果与 His/Ade-tag的表达一
致,表明这四个转化子的 AtMYB44氨基酸序列
分别包括一段可以与RCAR1发生相互作用从而
启动报告基因LacZ表达的蛋白质功能域.因此可
以确定 RCAR1在 AtMYB44上的作用区域定位
在AtMYB44的54~105氨基酸区域.
综合以上结果可知:AtMYB44全长及不同长
度的 AtMYB44氨基酸序列与 RCAR1有明显的
相互作用,并且它们都含有AtMYB44的54~105
氨基酸序列,因此 AtMYB44N端的54~105氨
基酸序列在 AtMYB44与 RCAR1相互作用过程
中起着重要的作用.
4 讨论
在拟南芥中,R2R3-MYB家族转录因子广泛
地参与植物的生长发育,包括植物细胞周期调控、
压力胁迫、次生代谢、细胞形态及分生组织的形
图4 BD-RCAR1与 AD-AtMYB44不同的氨基酸
片段的共转及LacZ基因检测结果
Fig.4 The co-transformation result of BD-RCAR1
with different length AD-AtMYB44amino
acid and the result of expression of LacZre-
porter
A:Yeasts cultivated on SD/Trp/Leu.B:Yeasts cultivat-
ed on SD/His/Trp/Leu/Ade.C:Colored yeasts by X-
Gal.D:Diagram of yeasts on dish.
291
第1期 陶志文等:拟南芥AtMYB44与RCAR1相互作用的研究
成[11].R2R3-MYB结构域是由二个50~53个氨
基酸序列形成的螺旋-转角-螺旋的R2R3基元.根
据 MYB结构域的C端保守的氨基酸序列基元,
R2R3-MYB转录因子分成不同的亚家族.At-
MYB44属于R2R3MYB型转录因子S22亚家族,
这个亚家族中主要包括 AtMYB44、AtMYB70、
AtMYB73和 AtMYB77,它们都有两个保守的基
元 TGLYMSPxSP 和 GxFMxVVQEMIxx-
EVRSYM[12-14].它们都有着相似的表达类型,并
且都受伤害、白光及冷处理胁迫诱导.微阵列分析
显示:在SOS2突变体中,AtMYB44受胁迫的上
游调控;此外,AtMYB44的表达在fus3、lec1、abi3
突变体中大量地减少[11].
AtMYB44过量表达的拟南芥在种子的萌发、
生长的早期、花期的推迟对ABA高度地敏感,和
已报道的 DREB1A/CBF3、DREB2A、ABF3、及
ABF4(这些基因依赖于 ABA)对干旱的响应有着
相似的表型,这表明:在ABA介导的反应中,At-
MYB44对非生物胁迫,如干旱、高盐度、低温起着
重要作用[15].
最新研究结果表明:AtMYB44不仅参与ABA
信号通路调控,而且参与赤霉素、茉莉酸、水杨酸信
号通路的调控[15-16].当前,AtMYB44的作用机制还
没有相关的报道.本文考究了RCAR1与AtMBY44
之间的相互作用关系,结果表明:它们之间确实存
在相互作用,并且RCAR1作用于 AtMYB44的 N
端54~105氨基酸序列上,根据SMART软件预
测:RCAR1是作用在AtMYB44的 MYB结构域R3
DNA结合结构域上(图2),与其它的区域几乎没有
作用,这说明AtMYB44的N端54~105氨基酸序
列在参与ABA信号通路中起着重要的作用.本文
主要研究了它们在体外的相互作用关系,而在植物
体内,AtMBY44在 ABA信号通路中扮演何种角
色,有待进一步的研究.
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