【文献分享】小肽AtZSP1调控植物器官大小

小肽（≤100氨基酸）广泛存在于真核生物，参与植物生长发育以及防御和胁迫响应的各个方面。拟南芥基因组编码大量的小肽，其中一类来自于前体蛋白，根据其N端序列分为分泌肽和非分泌肽（如CLAVATA3、LUREs和RALFs）。另一类小肽是直接从小开放阅读框（sORFs）翻译而来（如ROTUNDIFOLIA4和POLARIS），也是植物正常生长所必需的。尽管已有多项研究表明小肽在植物生长和胁迫响应中作为信号转导或调控分子发挥功能，但许多由sORFs直接翻译的未知小肽仍有待鉴定。

2022年3月14日，New Phytologist在线发表了中国农业大学植物张学琴课题组题为“Plant-specific small peptide AtZSP1 interacts with ROCK1 to regulateorgan size in Arabidopsis”的研究论文。该研究鉴定发现植物特异性小肽AtZSP1与ROCK1互作，两者可能作用于同一途径，通过影响拟南芥细胞分裂素水平来调控器官大小。

作者首先从TAIR10数据库中提取了4479个小肽（≤150氨基酸），其中3698个小肽属于未注释的。进而过滤掉有信号肽的，获得366。366个小肽中只有28个是单copy的，其中有10个有T-DNA插入系，最后作者锚定到了Zengda Small Peptide 1 （AtZSP1）（图a）。从生长的状况来看，纯合T-DNA插入突变体的器官明显小于WT，尤其是四周龄地上组织的大小，表明它可能正调控器官生长（图b）。AtZSP1的过表达可完全回补atzsp1-1突变体的小器官表型（图b）。对于鲜重，叶围等的统计也表明，AtZSP1明显正调控器官的发育（图c，d，f）。T-DNA插入序列分析也发现是发生在AtZSP1外显子的起始密码子前的大概20多bp（图e）。

详细的表型调查也是表明AtZSP1的敲除降低了例如plant height, cotyledon area, flower numbers, silique numbers 等（下图）。但是过表达株系则是相反的趋势（下图）。

从小肽AtZSP1的表达来看，基本上各个组织中均有表达。进化分析也发现，在很多个物种都有这个小肽。并编码一种在植物中高度保守的包含57个氨基酸的内膜相关蛋。

进一步营养和生殖阶段表型比较以及扫描电镜观察证实，AtZSP1正调控拟南芥器官生长和大小。亚细胞定位也发现这个小肽可以定位到TGN, PVC, Golgi, ER等区域。

通过对敲除植株和WT的野生型RNA-seq对比发现，AtZSP可能主要通过调控cytokinin，也就是细胞分裂激素信号来调控植株的生长和发育。并且在敲除和过表达植物，细胞分裂素的含量都得到显著的降低和提升。并且ARR家族中的5/6/7也是得到了显著的降低和提升。说明AtZSP可能通过调控这几个功能基因调控细胞分裂素的合成。

进一步酵母双杂的结果表明，AtZSP可以和ROCK1基因互作，一个已知与细胞分裂素有关的蛋白。进一步的co-IP，BiFC，Split-LUC等实验也表明AtZSP1与ROCK1在内膜系统中互作。并且AtZSP1的表型和低细胞分裂素水平能够被rock1突变部分恢复，表明AtZSP1可能与ROCK1相互拮抗地作用于同一通路，以调控与细胞分裂素水平相关的器官生长。

最后，作者利用docking探索了小肽AtZSP1如何与ROCK1的不同区域进行互作的。模拟结果发现AtZSP1中的W23对于两蛋白的互作必不可少。

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