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近日，美国PNAS期刊在线发表南方科技大学邓兴旺教授课题组题为“Phosphorylation and negative regulation of CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1 by PINOID in Arabidopsis”的研究论文，系统性的研究了COP1复杂而精密的被调控机制。
图1. PID通过磷酸化修饰调控COP1的生物学活性
在自然界中，大多数的种子是被覆盖在土壤中， 处于黑暗或者极其弱光的环境下。此时种子一旦萌发就开始暗形态建成，即下胚轴或茎快速伸长、子叶闭合以迅速穿破土壤获得阳光，进行光形态建成，进而生长成为健康的植株。在植物中，CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1（COP1）是一个光形态建成的核心抑制子，通过其具有的E3泛素化连接酶活性，直接泛素化下游一系列的蛋白底物而促进其通过26S蛋白酶降解系统水解。在动物和人当中，COP1高度保守也行使E3泛素化连接酶的功能，并且其直接参与了包括肿瘤发生在内的多个生物学事件。
该研究团队结合遗传学和生物化学的方法，证明Serine/Threonine Kinase（丝氨酸／苏氨酸激酶）PINOID（PID）直接与COP1进行相互作用并针对其第20位丝氨酸残基进行磷酸化修饰。这一翻译后的修饰导致了COP1活性的适度降低，从而维持了植物体内COP1活性处于一个正常稳定的状态，以适应植物生长过程中所遇到的多变的生长环境和确保植物顺利的进行光形态建成过程。该项研究揭示了一个光调控植物幼苗形态建成的一个重要分子机制，为进一步理解光调控植物生长发育信号通路具有重要意义并为通过基因工程技术改良作物种子的出土效率提供了理论基础。
这项研究得到了南方科技大学、国家自然科学基金委员会以及北大-清华生命科学联合中心的资助。生物系林芳博士、许冬清研究助理教授、江燕博士为本文共同第一作者；邓兴旺和许冬清是本文共同通讯作者；北京大学现代农学院、生命科学学院陈浩东副研究员、范六民教授以及瑞典哥德堡大学生物与环境科学系Magnus Holm教授参与了本项目的部分研究工作。
CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1) plays crucial roles in various cellular processes via its E3 ubiquitin ligase activity in organisms, ranging from fungi to humans. As a key component in regulating various biological events, COP1 itself is precisely controlled at multiple layers. Here, we report a negative regulator of COP1, PINOID (PID), which positively mediates photomorphogenic development. Specifically, PID genetically and physically interacts with COP1 and directly phosphorylates COP1 at Ser20. As a result, this posttranslational modification serves to repress COP1 activity and promote photomorphogenesis. Our findings signify a key regulatory mechanism for precisely maintaining COP1 activity, thereby ensuring appropriate development in plants.
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