生物谷报道：来自美国卡内基研究院（Carnegie Institution），中科院植物研究所光合作用与环境分子生理学重点实验室（Key Laboratory of Photosynthesis and Environmental Molecular Physiology），加州大学旧金山分校，河北师范大学，斯坦福大学等处的研究人员提出磷酸化BR转录因子的有效抑制需要14-3-3蛋白的结合，从而证明了BR对于基因表达和职务生长的调控需要复合性机制。这一研究成果公布在Developmental Cell杂志上。
文章的通讯作者是来自卡内基研究院的王志勇教授，其早年毕业于兰州大学，主要从事植物激素信号传导研究，参予研究的还有植物研究所白明义等人。
同时他们也在PNAS杂志上发表了相关研究成果，他们通过RNAi技术对OsBZR1和14-3-3蛋白进行研究，找到一种新的调控OsBZR1活性的机制。这些机制的了解可使人们通过基因工程的方法精细调控水稻体内的油菜素内酯响应，为水稻高产育种提供重要的理论依据和新的操作手段。
1970年，美国的米切尔(Mitchell)等报道在油菜的花粉中发现了一种新的生长物质，它能引起菜豆幼苗节间伸长、弯曲、裂开等异常生长反应，并将其命名为油菜素(brassin)。格罗夫(Grove)等(1979)用227kg油菜花粉提取得到10mg的高活性结晶物，因是甾醇内酯化合物而将其命名为油菜素内酯(brassinolide,BR1)。此后油菜素内酯及多种结构相似的化合物纷纷从多种植物中被分离鉴定，这些以甾醇为基本结构的具有生物活性的天然产物统称为油菜素甾体类化合物(brassinosteroids，BRs)，BR在植物体内含量极少，但生理活性很强。?
BR在植物界中普遍存在。油菜花粉是BR1的丰富来源，但其含量极低，只有100～200μg·kg-1，BR1也存在于其他植物中。BR2在已分析的植物中分布最广。BR主要用于增加农作物产量，减轻环境胁迫，有些也可用于插枝生根和花卉保鲜。随着对BR研究的深入和更有效而成本更低的人工合成类似物的出现，BR在农业生产上的应用必将越来越广泛，一些科学家已提议将油菜素甾醇类列为植物的第六类激素。
BR可以调控植物生长，这主要是通过诱导两个关键转录因子：BZR1和BZR2/BES1的去磷酸化来调控基因表达，这个信号传导途径包含了细胞表面受体BRI1和BAK1，以及一个GSK3激酶BIN2。但是至今BR如何调控磷酸化BZR1/BZR2活性的并不清楚。
在这篇文章中，研究人员发现BZR1/BZR2经BIN2催化的磷酸化不仅抑制了DNA的结合，而且促使了DNA与14-3-3蛋白的结合。BZR1上一个BIN2磷酸化位点的突变会扰乱14-3-3结合，从而导致BZR1蛋白核定位增强，加强了转基因植物中BR应答。而且BR缺陷也增加了细胞质定位，施用BR可以诱导BZR1/BZR2的快速核定位。因此研究人员认为14-3-3结合对于磷酸化BR转录因子的有效抑制是必需的，从而这一研究证明了BR对于基因表达和职务生长的调控需要复合性机制。
原始出处:
Developmental Cell, Vol 13, 177-189, 07 August 2007
Article
An Essential Role for 14-3-3 Proteins in Brassinosteroid Signal Transduction in Arabidopsis
Srinivas S. Gampala,1 Tae-Wuk Kim,1 Jun-Xian He,1 Wenqiang Tang,1 Zhiping Deng,1 Mingyi-Yi Bai,2 Shenheng Guan,3 Sylvie Lalonde,1 Ying Sun,1,4 Joshua M. Gendron,1,5 Huanjing Chen,1 Nakako Shibagaki,1 Robert J. Ferl,6 David Ehrhardt,1 Kang Chong,2 Alma L. Burlingame,3 and Zhi-Yong Wang1,
1 Department of Plant Biology, Carnegie Institution, Stanford, CA 94305, USA
2 Key Laboratory of Photosynthesis and Environmental Molecular Physiology, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China
3 Department of Pharmaceutical Chemistry, University of California, San Francisco, San Francisco, CA 94143, USA
4 Institute of Molecular Cell Biology, Hebei Normal University, Shijiazhuang, Hebei 050016, China
5 Department of Biological Sciences, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA
6 Department of Horticultural Sciences, University of Florida, Gainesville, FL 32611, USA
Corresponding author
Zhi-Yong Wang
zywang24@stanford.edu
Brassinosteroids (BRs) are essential hormones for plant growth and development. BRs regulate gene expression by inducing dephosphorylation of two key transcription factors, BZR1 and BZR2/BES1, through a signal transduction pathway that involves cell-surface receptors (BRI1 and BAK1) and a GSK3 kinase (BIN2). How BR-regulated phosphorylation controls the activities of BZR1/BZR2 is not fully understood. Here, we show that BIN2-catalyzed phosphorylation of BZR1/BZR2 not only inhibits DNA binding, but also promotes binding to the 14-3-3 proteins. Mutations of a BIN2-phosphorylation site in BZR1 abolish 14-3-3 binding and lead to increased nuclear localization of BZR1 protein and enhanced BR responses in transgenic plants. Further, BR deficiency increases cytoplasmic localization, and BR treatment induces rapid nuclear localization of BZR1/BZR2. Thus, 14-3-3 binding is required for efficient inhibition of phosphorylated BR transcription factors, largely through cytoplasmic retention. This study demonstrates that multiple mechanisms are required for BR regulation of gene expression and plant growth.
