生物钟是一个由多个连锁的转录和翻译后反馈环组成的内源分子振荡器，这些反馈环使细胞产生了一个24h的节律【1】。拟南芥生物钟由LHY (LATE ELONGATED HYPOCOTYL)，CCA1 (CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED1) 和TOC1 (TIMING OF CABEXPRESSION1) 3个主要基因构成了一个稳定的负反馈环【2】。生物钟在调节细胞代谢方面发挥着重要作用，但在植物中代谢与生物钟之间的相互作用机制尚不清楚。
磷脂酸（Phosphatidic acid, PA）是甘油脂代谢的中间产物，为合成膜甘油脂和储存脂质提供二酰基甘油 (DAG)。在植物、微生物和动物中PA是一类影响多种细胞过程的脂质介质，包括信号转导、细胞骨架动力学和囊泡运输【3,4】。最近研究发现，PA可以与细胞核内的蛋白质互作，介导蛋白质核易位、转录调控、DNA复制和细胞增殖等重要过程【5,6】。
近日，美国密苏里大学、唐纳德丹佛植物科学中心王学敏实验室在The Plant Cell 期刊在线发表了题为Interaction and Regulation Between Lipid Mediator Phosphatidic Acid and Circadian Clock Regulators 的研究论文，揭示了拟南芥磷脂酸与生物钟核心转录因子LHY和CCA1的相互调节机制。
该研究中，研究者首先通过筛选拟南芥转录因子cDNA文库，鉴定出与PA相互作用的生物钟调节因子LHY和CCA1，并进一步在植物细胞中得到了证实。EMSA实验证明PA可以抑制LHY和CCA1结合其目标基因TOC1启动子。数据结果显示，PA代谢的改变会影响生物钟功能，如TOC1表达和叶片运动的周期变化。
进一步研究发现，在lhy cca1双突中，包括PA在内的几种酯类代谢物的日变化消失,贮藏脂质的积累也受到影响。在LHY过表达株系中，PA代谢相关基因PDL，PAH1和DGK1的表达水平都发生改变，且这些基因的启动子区都含有被LHY 和CCA1结合的顺式EE (evening element) 保守域，表明LHY/CCA1调控PA代谢相关基因。pah1pah2 双突中，PA浓度升高可以延长生物钟的周期，而抑制PA的产生可以缩短生物钟周期。
图生物钟和PA相互调节的模型
综上所述，PA与生物钟关键调节因子LHY和CCA1相互作用，抑制其与靶DNA的结合，从而改变生物钟周期。生物钟和脂类代谢PA之间存在相互调节。二者的相互调节可能是将生物钟与脂质代谢结合起来的分子通道。
参考文献
1. Hsu, P.Y., and Harmer, S.L. (2014). Wheels within wheels: the plant circadian system. Trends Plant Sci. 19, 240-249；
2. Huang, W., Perez-Garcia, P., Pokhilko, A., Millar, A.J., Antoshechkin, I., Riechmann, J.L., and Mas, P. (2012). Mapping the core of theArabidopsis circadian clock defines the network structure of the oscillator. Science 336, 75-79.
3. Brown, H.A., Thomas, P.G., and Lindsley, C.W. (2017). Targeting phospholipase D in cancer, infection and neurodegenerative disorders. Nat. Rev. Drug Discov. 16, 351-367；
4. Bullen, H.E. and Soldati-Favre, D. (2016). A central role for phosphatidic acid as a lipid mediator of regulated exocytosis in apicomplexa. FEBS Lett 590, 2469-2481.；
5. Henkels, K.M., Miller, T.E., Ganesan, R., Wilkins, B.A., Fite, K., and Gomez-Cambronero, J. (2016) APhosphatidic acid(PA) conveyor system of continuous intracellular transport from cell membrane to nucleus maintains EGF receptor homeostasis. Oncotarget. 7, 47002- 47017.；
6. Yao, H., Wang, G., Guo, L., and Wang, X. (2013) Phosphatidic acid interacts with a MYB transcription factor and regulates its nuclear localization and function in Arabidopsis. Plant Cell 25, 5030-5042.
http://www.plantcell.org/content/plantcell/early/2019/01/23/tpc.18.00675.full.pdf
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