植物的短波紫外光（UV-B）光受器

 

UVR8受器結構。圖片來源：維基百科

因為植物是「光合自營生物」，所以能夠偵測光對植物是很重要的能力。這麼重要的能力，當然不能只交給一個蛋白質來負責。另外，因為光的波長從紫外光到紅外光，涵蓋的範圍甚廣，所以要用一個蛋白質來偵測所有的波長也有難度。

以阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana）為例，過去已知就有負責偵測藍光與長波紫外光（UV-A）的隱花色素（cryptochrome）與向光素（phototropin）、紅光與紅外光的光敏素（phytochrome）。至於負責感應短波紫外光（UV-B）的光受器，由於不易與植物被短波紫外光照射後的受傷反應作區別，因此直到21世紀初（2002年）才從阿拉伯芥中分離出來一個對短波紫外光過度敏感的突變株UVR8，並發現它是一個光受器。

近年來的研究發現，UVR8在不活化狀態時為雙體（dimer），吸收短波UV後會變為單體（monomer），接著便會與COP1這個E3泛素連接酶（E3 ubiquitin ligase）進行互動，造成基因表現的改變，產生對短波紫外光的反應。活化的UVR8接著會在RUP2蛋白的協助下，緩慢地回到雙體的狀態而失去活性。

最近的研究，發現了一個UVR8的突變，可使這個蛋白質維持在活化態。突變的位置位於第101個胺基酸，原來是甘胺酸（glycine），當它突變為絲胺酸（serine）後，突變的UVR8在細胞中主要的型態為單體，在接收短波紫外光後也不易回復為雙體。

研究團隊發現，當他們在植物中過量表達突變種的UVR8時，植物會呈現一直看到光的狀態。當研究團隊把先前發現的另一個突變（第285個胺基酸由色胺酸[tryptophan]變為丙胺酸[alanine]）一起加入後，這個雙突變UVR8會使植物呈現強烈的一直看到光的表現型。

這個研究，讓我們更進一步瞭解UVR8這個光受器如何運作。

參考文獻：

A constitutively monomeric UVR8 photoreceptor confers enhanced UV-B photomorphogenesis Roman Podolec, Kelvin Lau, Timothée B. Wagnon, Michael Hothorn, Roman Ulm Proceedings of the National Academy of Sciences Feb 2021, 118 (6) e2017284118; DOI: 10.1073/pnas.2017284118