浙江大学James Whelan教授应邀访问北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室并作学术报告

2024年7月5日（星期五）下午，澳大利亚科学院院士/浙江大学James Whelan教授受邀前往北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室进行学术交流，并于吕志和大楼B101会议室作了题为“Mitochondrial Retrograde Signaling/BiogenesisTranscriptional and Post-Transcriptional Levels”的学术报告。本次报告由蛋白质与植物基因研究国家重点实验室副主任秦跟基教授主持。

在此次报告中，James Whelan教授从转录调控和转录后调控两个方面介绍了线粒体逆行的相关研究进展和应用。线粒体在细胞代谢过程中发挥关键作用，虽然大部分线粒体活动受到核基因的调控，但线粒体同时也能通过启动信号级联反应来调节核基因的表达，以响应自身功能的变化，这个过程被称为线粒体逆行反应（MRR）或线粒体逆行信号（MRS）。MRR是细胞适应环境的重要驱动力之一，为了解析MRR通路的调控因子，James Whelan教授和他的团队利用正向遗传学筛选到了替代氧化酶AOX1a（Rog1）和2OG-Fe (II) 加氧酶OGO。他们发现，用抗霉素A（AA）处理干扰电子传递链和三羧酸循环后，细胞内AOX1a和OGO的水平显著升高以响应线粒体应激。同时，强光也会诱导AOX1a的表达，但OGO不响应强光。之后，他们鉴定到了AOX1a的一些上游调控因子，包括ANAC017（RAO2）和CDKE（RAO2），其中ANAC017是调节许多其他转录因子表达的主调控因子，CDKE1是诱导AOX1a表达所必需的，并与KIN10存在相互作用。在抗霉素A处理条件下，ANAC017和EIN3促进AOX1a的表达。ABI4、WRKY40、WRKY15和生长素等则是AOX1a表达的负调控因子。另一方面，他们的研究发现ROG2、ROG4是线粒体胁迫的负调控因子。在进一步的分析中，他们注意到AOX1a和OGO都是乙烯信号通路的正调控因子，前者是抗霉素A诱导条件下乙烯合成的必需因子，后者作为一个ACC氧化酶催化ACC裂解产生乙烯，rog ogo双重突变体具有典型的线粒体胁迫表型，而OGO过表达更耐受。由此，他们提出了线粒体逆行信号的一个模型：一方面，ANAC017促进AOX1a、OGO和EIN3等乙烯通路的正调控因子的表达，以应对环境胁迫，另一方面ANAC017通过ROG2/4抑制光合相关基因的合成。除此之外，James Whelan教授阐明了线粒体逆行信号也受到转录后调控。通过一系列遗传和生化实验，他们证明了ANAC017与SP1互作，通过RPN1a参与泛素化途径，从而调控多种蛋白质含量。

在报告结束后，James Whelan教授与在场师生就报告内容涉及到的领域和科研的心得体会进行了热烈的讨论。衷心地感谢James Whelan教授为我们带来的这次学术交流的机会，让我们收获颇丰，希望未来有更多的交流合作。