2C类蛋白磷酸酶的结构与功能研究进展

2C类蛋白磷酸酶(PP2C-type protein phosphatases,PP2C)是一类丝氨酸/ 苏氨酸残基蛋白磷酸酶,在细胞内以单体形式存在,酶催化活性依赖于Mg2 或Mn2 .PP2C通过去磷酸化作用负调控蛋白激酶级联信号系统,参与细胞周期、胁迫信号转导、基因转录、蛋白质翻译及翻译后修饰等细胞活动过程.H2O2、不饱和脂肪酸、Ca2 /CaM、脂质信号分子等均可调节PP2C的活性.     

植物PP2C蛋白磷酸酶负调控ABA信号转导途径研究进展

PP2C(PP2C-type protein phosphatases)蛋白磷酸酶是一类丝氨酸/苏氨酸残基蛋白磷酸酶,植物体内目前已经发现了4种PP2C蛋白磷酸酶:ABI,AtP2C-HABl,AtPP2CA以及MP2C.大量的研究表明植物PP2C蛋白磷酸酶参与了ABA信号转导途径的负调控功能.就高等植物PP2C的分类及其对ABA信号转导途径的负调控功能的研究进展进行了综述.     

植物蛋白磷酸酶2C结构和功能的研究现状与进展

蛋白磷酸酶是蛋白质可逆磷酸化过程中2个关键酶之一,蛋白磷酸酶2C(protein phosphatase 2C, PP2C)是蛋白磷酸酶的重要成员。PP2C是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶,可以调控真核生物细胞生命活动。PP2C成员主要参与激素信号转导途径,尤其可作为脱落酸信号途径的关键调节因子,能响应各种生物和非生物胁迫,在器官发育和种子萌发等方面也具有重要的促进作用。在不同的植物中也发现了越来越多的PP2C成员,该酶在不同的植物、不同的生长环境以及不同的生理活动中均有不同的调控方式,这也是目前及今后对PP2C成员的研究方向。本文主要介绍了植物PP2C家族的结构特点、亚细胞定位及其在生长发育、激素信号转导、逆境胁迫方面的研究现状,以及在提高植物生物产量、促进果实发育等方面的新进展。     

植物2C类蛋白磷酸酶及其在逆境信号转导中的作用

2C类蛋白磷酸酶(PP2C)是一类丝氨酸/苏氨酸残基蛋白磷酸酶,以单体酶的形式广泛存在于生物体中,参与多种信号途径。大量研究表明,植物PP2C负调控ABA信号转导途径及多种逆境胁迫转导途径。本文对高等植物PP2C的分类及其对多种逆境信号转导途径的调控功能研究进行了综述与展望。     

关于ABA信号转导核心组份PP2C的研究进展分析

PP2C蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2C,PP2C)是一类丝氨酸/苏氨酸残基蛋白磷酸酶,是ABA信号转导的核心组分,其广泛参与ABA的各种信号转导途径。本文综述了主要PP2C的功能,包括ABI1和ABI2、HAB1、AHG3/At PP2CA以及其他发现的成员。现已发现野生型ABI1和ABI2磷酸酶是ABA信号转导的负调控因子,ABI1的突变会阻断ABA激活钙通道,抑制ABA-依赖的SRK2E/OST1的激活。通过对苔藓中的Pp ABI1A和Pp ABI1B的研究,为进化守恒提供了遗传证明。HAB1的隐性突变体对ABA高度敏感,抑制种子萌发,离体HAB1可使OST1去磷酸化,HAB1经历可变剪切会产生发挥对立作用的两个剪切变体。抑制At PP2CA会加强植株抗低温胁迫能力,PP2CA可能与微管并列、独立地调控气孔运动等。同时,本文总结了关于PP2C调控的相关发现,包括PP2C与PYL的相互作用以及PP2C与其他因子的相互作用及其对PP2C的影响,例如磷脂酸(PA)会抑制ABI1功能,过表达At MYB44会减弱PP2C编码基因表达,ABI2需要CPL介导ABA信号转导等。     

板栗蛋白磷酸酶PP2A催化亚基基因的克隆与同源性分析

利用RACE技术从板栗雄花序中扩增得到1 347 bp的板栗蛋白磷酸酶2A的催化亚基(protein phospha-tase PP2A catalytic subunit,PP2Ac)cDNA片段。序列分析表明该片段包含基因的5′非翻译区4 bp,3′非翻译区407 bp,开放阅读框为936 bp,编码311个氨基酸,预计分子量为35.6 KD,等电点为5.94。基因序列数据库(GenBanK)登录为FJ840479(基因)和ACO57639(蛋白)。与葡萄、拟南芥、水稻等其他物种PP2Ac氨基酸序列相似性约为92%。     

欧美杨PdPP2C基因的克隆与功能分析

欧美杨是中纬度地区最适合的短轮伐期工业用材集约经营树种之一,然而盐渍、干旱和低温严重影响了欧美杨的生长发育和产量。本文利用RT-PCR等技术克隆出欧美杨PP2C基因并进行了序列分析。PdPP2C基因开放阅读框为1 320 bp,编码439个氨基酸。蛋白质序列分析表明,PP2C蛋白N端保守性不强,C端有保守的蛋白磷酸酶区域。荧光定量PCR分析表明,该基因在欧美杨根、成熟叶、顶端叶和茎中都有表达且根中表达量最高。逆境胁迫分析表明,该基因受NaCl、ABA和干旱等诱导表达。干旱和盐胁迫处理下转PdPP2C基因拟南芥与野生型相比生长受到较少抑制,且叶绿素含量上升,丙二醛含量下降,表明PdPP2C基因作为一种蛋白磷酸酶提高了拟南芥的抗逆性。      

耐盐杜梨蛋白磷酸酶基因PbPP2C的克隆及表达分析

2C型丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶(PP2C)是植物体内脱落酸ABA信号传导关键负调控酶,在植物耐非生物胁迫中发挥着重要的作用。本研究利用RT-PCR技术,克隆出编码杜梨PP2C蛋白的基因Pb PP2C,其核苷酸序列全长1 353 bp,开放阅读框长1 263 bp,编码422个氨基酸残基,这些残基中包括了与二价金属离子结合的MED、DGH、DG和D结构域。系统发生分析结果表明,该氨基酸与拟南芥AHG3亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析结果表明:盐胁迫条件下,Pb PP2C基因在根、茎、叶中的表达12 h达到峰值,同时在根中72 h达到第二个峰值;干旱胁迫条件下,Pb PP2C基因在根、茎、叶中表达72 h达到峰值。说明Pb PP2C与杜梨耐盐和耐干旱胁迫存在紧密关联。     

木薯2C型蛋白磷酸酶基因MePP2C55的克隆及表达分析

2C型蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2C,PP2C)基因是ABA信号途径中主要组成部分,为分析其在木薯非生物胁迫和块根采后生理性变质(post-harvest physiological deterioration,PPD)中的作用,采用RT-PCR技术从木薯叶片(SC124)中克隆得到MePP2...     

大豆PP2C家族基因鉴定与响应盐胁迫的转录组分析

植物蛋白磷酸酶2C(PP2C)能够通过影响植物体内多种生物学过程在环境胁迫响应中发挥重要作用.为研究栽培大豆PP2C家族成员在盐胁迫中的功能,通过生物信息学手段结合转录组学分析对栽培大豆PP2C家族进行了系统探究.在栽培大豆中共鉴定出126个PP2C家族成员,并将其在进化树上分为11个亚家族,同一亚家族的成员具有类似的...     

玉米蛋白磷酸酶2C基因ZmPP2C26两个可变剪接体的功能分析

【目的】探讨蛋白磷酸酶2C在植物生长发育和逆境抗性中的作用。【方法】利用逆转录PCR扩增玉米蛋白磷酸酶2C基因ZmPP2C26的两个可变剪接体,用生物信息学工具预测其推导蛋白的特性后,转化野生型拟南芥,并进行功能验证和亚细胞定位。【结果】在较短剪接体中切除的213nt第一内含子,在较长剪接体中被保留。第一个内含子的剪接位点为5′-CC..CG-3′,与植物中通常的组成型剪接位点5′-GT..AG-3′不同。保留内含子及其侧翼序列的G/C含量较高,相当于其他内含子及其侧翼序列的2倍。两个剪接体在野生型拟南芥中的异源表达均可增加其对干旱胁迫的敏感性。两个剪接体推导蛋白的预测三维结构均与PP2C相似,较长剪接体保留内含子编码的71个冗余氨基酸序列保持随机螺旋状态,预测为叶绿体定位信号肽。绿色荧光蛋白标记法定位表明,较长剪接体定位于细胞核、细胞膜和细胞器,而较短剪接体定位于细胞核和细胞膜。【结论】ZmPP2C26基因转录后加工过程中发生内含子保留型可变剪接。第一个内含子的保留没有改变其编码蛋白的PP2C功能,但有可能使其作用由细胞核和细胞膜延伸至叶绿体。     

鱼腥蓝细菌PCC 7120中两个磷酸酶N端结构域活性分析

为了研究鱼腥蓝细菌(A nabaena sp.)PCC 7120中两个PP2C类蛋白磷酸酶PrpJ1和PrpJ2的磷酸酶活性,将编码两个蛋白N端至跨膜区的基因片段重组到质粒中,转化大肠杆菌进行原核表达,获得了可溶性的PrpJ1up和PrpJ2up蛋白.并且以pNPP为底物测定了所得蛋白的磷酸酶活性,双倒数作图法结果显示PrpJ1up蛋白的KK为0.30 mmol/L,Vmax为7.10 nmol/min;PrpJ2up蛋白的Km为0.24 mmol/L,Vmax为0.43 nmol/min.     

木薯MePP2CAa基因克隆、表达及蛋白互作分析

为探究2C型蛋白磷酸酶（protein phosphatase 2C， PP2C）在木薯响应非生物胁迫过程中的作用，利用木薯Arg7叶片cDNA扩增MePP2CAa基因，分析该基因序列、启动子活性、不同逆境和激素处理下的表达模式以及与ABA受体PYLs之间的互作关系。序列分析结果显示，MePP2CAa基因全长1 311 bp，编码436个氨基酸，具有PP2C家族的结构域特征，与橡胶树和麻风树的PP2C序列同源性最高，分别为78.95%和74.09%，在C端保守；qRT-PCR分析结果显示，MePP2CAa基因在木薯储藏根中的表达显著高于茎、叶中的表达量；不同逆境和激素处理结果显示，甘露醇、NaCl、ABA、MeJA、低温和SA处理可以显著诱导MePP2CAa基因的表达；MePP2CAa基因启动子序列分析显示，启动子包含ABA应答元件（abscisic acid responsive element，ABRE）、MeJA响应元件、干旱诱导元件等；酵母双杂交结果显示MePP2CAa能够与MePYL1互作。以上结果表明，MePP2CAa基因可能响应木薯的非生物胁迫。     

蛋白磷酸化修饰在保卫细胞响应非生物胁迫中的作用机制

蛋白质的磷酸化是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式。蛋白质的磷酸化与去磷酸化在植物气孔运动过程中起着关键的调节作用。目前,保卫细胞磷酸化蛋白质组学的主要研究内容包括鉴定磷酸化蛋白、定位磷酸化位点、定量磷酸化水平,进而揭示磷酸化和去磷酸化在植物气孔运动过程中所起的生物学功能。Open Stomata 1 (OST1)/SnRK2.6是蔗糖非酵解型蛋白激酶SnRK2(sucrose non-fermenting receptor kinase)家族的成员,具有典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶保守域,并主要在保卫细胞中表达。当植物处于正常生长环境时,ABA的受体PYR/PYL/RCAR不能作用于蛋白磷酸酶2C (PP2Cs,protein phosphatase 2Cs),PP2Cs通过与OST1互作抑制OST1的活性;在逆境胁迫下,PP2Cs解除对OST1蛋白激酶的抑制,随后OST1蛋白激酶启动对下游信号组分的调控作用并引起气孔运动。通过综述磷酸化修饰的定性和定量分析方法,以及蛋白质磷酸化修饰在保卫细胞应对非生物胁迫中的作用机制,提出了保卫细胞磷酸化蛋白组学领域目前存在的挑战和研究前景,旨在为深入了解保卫细胞应答非生物胁迫的气孔运动机制提供参考和新方向。     

拟南芥MAPK磷酸酶在胁迫反应中的新功能

可逆磷酸化是控制蛋白质活性的关键机制,在促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号级联途径中,MAPK的磷酸化与去磷酸化之间的平衡决定了其活性,从而决定了胞内反应的进行,MAPK的磷酸酶MKPs是其重要的负调控因子,主要介绍了拟南芥MAPK磷酸酶MKP2、PP2C、IBR5在臭氧胁迫、脱落酸和生长素信号途径中的作用。     

‘金冠’苹果PP2C基因克隆及低温胁迫下的表达

【目的】为了鉴定并探究苹果MdPP2C基因对低温胁迫的响应机制。【方法】利用基因克隆技术，从苹果‘金冠’cDNA中克隆得到3个苹果MdPP2C基因，利用生物信息学技术对3个基因的理化性质、系统进化及保守基序等进行分析，并采用real time-qPCR技术检测其在4℃低温处理下的表达情况。【结果】序列分析结果表明，克隆得到的MdHAB1、MdHAI2和MdAHG3分别编码544、405和432个氨基酸，其预测的表观相对分子质量分别为58.26 kDa、44.29 kDa和45.80 kDa,理论等电点分别为5.03、6.63和5.01,均属于酸性蛋白；3个蛋白均属于不稳定蛋白和亲水蛋白，3个蛋白均无跨膜结构，主要定位于细胞核和叶绿体，且3个基因编码的氨基酸序列均具有PP2C超家族保守结构域；real time-qPCR结果表明，低温处理后，MdHAB1、MdHAI2和MdAHG3转录水平均呈现持续上调的趋势。【结论】从‘金冠’中克隆的3个PP2C家族基因均参与苹果‘金冠’对低温胁迫的响应，以上结果为探究苹果PP2C家族基因在苹果属植物对低温胁迫的响应过程及调控机制提供理论基础，为使用分...     

PP_(333)诱导黄瓜子叶节差异蛋白表达的分析

【目的】了解和寻找PP333处理所导致的差异蛋白表达,为深入研究PP333的作用规律和机理获取有价值的信息。【方法】应用双向凝胶电泳技术研究PP333处理后黄瓜离体子叶节培养物差异蛋白的表达,结合质谱分析和蛋白质数据库检索,确定所检出差异蛋白质的性质和功能。【结果】双向电泳检测到黄瓜离体子叶节培养物蛋白点有1000个左右,质谱(MALDI-TOF-TOF/MS)分析鉴定出5个有信息价值的差异表达蛋白点,分别为14-3-3蛋白(R2)、氨基肽酶(R7)、甲硫氨酸合酶(R11)、60s酸性核糖体蛋白(R20)和PEPC(R21)。这些蛋白质与代谢过程、蛋白质翻译及信号转导等关系密切。【结论】PP333处理导致多种蛋白质表达发生改变,并通过多种蛋白质的相互协调作用调控植物体的生长发育。     

芸薹根肿菌蛋白磷酸酶组的鉴定及生物信息学分析

由蛋白激酶和蛋白磷酸酶调控的蛋白质可逆磷酸化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,它在信号转导、细胞周期、基因转录、代谢调控等过程中起到至关重要的作用。本研究以芸薹根肿菌e3菌株的基因组为试验数据来源,采用生物信息学方法对芸薹根肿菌全基因组蛋白磷酸酶进行了鉴定和表达分析。基于隐马尔可夫模型(Hidden markov model,HMM)搜索与SMART分析相结合,本研究在芸薹根肿菌基因组中共鉴定出54个蛋白磷酸酶基因。编码的54个蛋白磷酸酶可以进一步被分成4类,包括10个磷酸化蛋白磷酸酶(PPP),21个金属离子依赖型蛋白磷酸酶(PPM),19个酪氨酸蛋白磷酸酶(PTP),4个基于天冬氨酸的蛋白磷酸酶(APP)。这54个蛋白磷酸酶的相对分子质量为10 780～125 140,等电点为4.43～10.45。通过信号肽和跨膜结构域分析发现在这54个蛋白磷酸酶中,PBRA_007461存在信号肽,PBRA_003636、PBRA_004449、PBRA_004464、PBRA_005270、PBRA_006854和PBRA_007201存在跨膜结构域。转录组分析结果表明这54个蛋白磷酸酶基因在不同时期差异表达,值得一提的是在休眠孢子萌发期和休眠孢子成熟期,金属离子依赖型蛋白磷酸酶基因PBRA_001085的表达量最高,说明该磷酸酶在休眠孢子发育中起到重要作用。综上所述,本研究可为芸薹根肿菌蛋白磷酸酶功能研究和根肿病防治靶标选择提供理论基础。     

PP1γ2对昆明小鼠精子成熟和运动性的调控作用

【目的】PP1γ2是一种特异表达于动物睾丸和精子的蛋白磷酸酶,为精子发生、运动性获得与调控所必需的关键酶,本文对PP1γ2与昆明小鼠精子成熟和运动性调控进行研究。【方法】通过Western-blot技术,分析昆明小鼠不同条件下附睾头和附睾尾精子中磷酸化和非磷酸化PP1γ2的蛋白质表达量,探讨磷酸酶抑制剂okadaic acid (OA)和cyliculin A (CA)对附睾头和附睾尾精子运动度的影响。【结果】附睾尾精子中磷酸化PP1γ2的蛋白水平远远高于附睾头精子的(P0.05);db-cAMP、IBMX和Ca~(2+)不改变磷酸化PP1γ2的蛋白水平;OA和CA能显著提高附睾头和附睾尾磷酸化PP1γ2的表达水平,且能显著提高精子(尤其是附睾头的精子)运动度。【结论】PP1γ2通过磷酸化和去磷酸化作用,其酶活性发生变化,从而对昆明小鼠附睾精子成熟和运动性进行调控,即在附睾头精子中PP1γ2酶活性较高,精子运动度较低;在附睾尾精子中PP1γ2酶活性较低,精子运动度得到显著提高。     

植物蛋白融合HA标签通用载体构建与应用

以植物表达载体pCamE(GenBank No.:JX841315)为基本骨架,HA蛋白YPYDVPDYA为标签序列,构建可分别融合目标蛋白N端与C端表达载体pCHAN与pCHAC,并增加有利外源基因插入的酶切位点,使之成为含有7个常见限制性内切酶(PstⅠ、SpeⅠ、XbaⅠ、Bam HⅠ、KpnⅠ、SmaⅠ、ApaⅠ或SalⅠ)单一识别位点的通用型标签载体;为验证该载体实用性,将项目组自主克隆的大豆紫色酸性磷酸酶GmPAP14(GenBank No.:JN967626)连接至上述载体,并转入拟南芥;经PCR检测与测序分析获得T2转基因株系,HA标签抗体Western blotting结果发现转pCHAN-GmPAP14、pCHAC-GmPAP14拟南芥可获得目的蛋白融合HA标签杂交条带,而对照无该条带出现,证明2个HA标签载体能够稳定融合外源基因编码蛋白N端与C端,且可在转基因植物中正常翻译表达,为植物蛋白分离纯化及相关领域研究提供了稳定可靠的通用型融合标签载体资源。