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油菜素内酯（Brassinosteroids, BRs）是一类重要的植物激素，对植物生长发育和农作物的产量具有关键的调控作用。已有的研究表明，油菜素内酯信号与多种激素通路之间存在互作，以此协调生长与抗逆等生理过程。然而，水杨酸（Salicylic acid，SA）对BR信号通路的调控机制还不清楚。
棕榈酰化（S-acylation或S-palmitoylation）是一种翻译后脂质修饰，指将长链脂肪酸（主要是棕榈酸）通过硫酯键共价连接到底物蛋白质的半胱氨酸残基上以调控蛋白质的定位和功能。棕榈酰化是一种动态可逆的修饰，但是蛋白质去棕榈酰化在植物激素信号转导中的功能还未见报道。
近日，华南师范大学生命科学学院的赖建彬教授和阳成伟教授合作在The EMBO Journal发表了题为Salicylic acid attenuates brassinosteroid signaling via protein de-S-acylation的研究论文。该研究发现，SA通过诱导拟南芥的去棕榈酰化酶ABAPT11（ALPHA/BETA HYDROLASE DOMAIN-CONTAINING PROTEIN 17)-LIKE ACYL PROTEIN THIOESTERASE 11）促进BSK（BRASSINOSTEROID SIGNALING KINASE）家族蛋白的去棕榈酰化修饰，从而削弱BR信号通路。
拟南芥的BSK蛋白家族包括12个成员，在BR信号从质膜向胞质传递的过程中发挥重要功能。该研究发现拟南芥中大部分的BSK成员都被棕榈酰化修饰。棕榈酰化抑制剂处理或者棕榈酰化位点突变都导致BSK蛋白从质膜向细胞质扩散，说明棕榈酰化是其维持质膜定位所需要的。棕榈酰化位点的突变减弱了BSK1与BR受体BRI1的互作，而且影响了BSK1和BSK3在BR介导的植物发育调控中的功能。SA处理抑制了BSK1蛋白的棕榈酰化修饰水平，导致其亚细胞定位发生变化，并抑制了BSK1的生理功能，说明SA通过诱导BSK的去棕榈酰化抑制BR信号。通过去棕榈酰化酶与底物对应关系的系统性筛选，发现过表达蛋白质去棕榈酰化酶ABAPT11改变了大部分BSK成员的亚细胞定位。生化结果表明过表达ABAPT11降低了BSK1和BSK3的棕榈酰化修饰水平，证实 ABAPT11是BSK的去棕榈酰化酶。SA的处理可以快速诱导ABAPT11基因的表达，并促进ABAPT11蛋白的积累；而SA对BSK1棕榈酰化的抑制和亚细胞定位的改变都依赖于ABAPT11。表型分析结果表明ABAPT11的突变导致BRs和SA协同处理条件下植物下胚轴和主根发育的响应发生变化，说明该去棕榈酰化酶在BR-SA互作调控中的作用。
综上所述，该研究揭示了SA诱导的蛋白质去棕榈酰化对BSK介导的BR信号转导的调控机制。研究结果加深了我们对蛋白质动态翻译后修饰在植物激素互作中功能的理解。
图1. SA诱导的ABAPT11通过介导BSK家族的去棕榈酰化以抑制BR信号转导的机制
华南师范大学生命科学学院赖建彬教授和阳成伟教授为该论文的共同通讯作者。华南师范大学生命科学学院在读博士研究生刘晓诗、已毕业的硕士研究生陈子岸、在读硕士研究生黄丽婷和欧阳有为是论文的共第一作者。该研究由国家自然科学基金和广东省基金等项目资助。
论文链接：
/10.15252/embj.112998
