植物蛋白激酶GCN2结构、功能及调控研究进展

植物对于生物和非生物胁迫的应答效率直接影响植物的生长发育。蛋白的磷酸化和去磷酸化修饰在植物环境胁迫应答中起到了重要作用。在真核生物蛋白翻译起始过程中,蛋白激酶GCN2能通过磷酸化真核翻译起始因子e IF2α来调控蛋白的翻译,进而对逆境胁迫进行应答。在植物中,GCN2通过磷酸化e IF2α抑制蛋白的合成,从而激活植物自身免疫防御以应答各种胁迫。从GCN2的结构、调控及其在植物中的新功能等方面综述了植物GCN2的研究进展,以期为揭示植物GCN2介导的胁迫应答机理提供参考。     

小麦SnRK2.2基因克隆、表达载体构建及转化

SnRK2基因家族成员参与蛋白质的磷酸化,在植物抵御非生物胁迫方面发挥重要的作用。本研究以水稻SAPK2基因序列为基础,通过RT-PCR技术克隆得到一个新的小麦SnRK2基因,命名为Ta SnRK2.2,并提交到Gen Bank(登录号:KJ850253)。Ta SnRK2.2基因全长4 118 bp,由9个外显子和8个内含子组成,包含一个1 026 bp的开放阅读框,编码341个氨基酸。SnRK2.2基因序列在禾本科植物中高度保守,Ta SnRK2.2与水稻SAPK2以及玉米SnRK2.2亲缘关系较近。Ta SnRK2.2基因编码的蛋白质分子量为38.64 k D,理论等电点为5.45,含有SnRK2基因家族典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶保守结构域和多处磷酸化位点。构建了Ta SnRK2.2基因过表达载体,转化拟南芥,获得转基因植株,通过RT-PCR方法检测到Ta SnRK2.2基因在拟南芥中稳定表达。     

高等植物SnRK蛋白激酶家族研究进展

蛋白质磷酸化与去磷酸化过程在细胞的信号转导中起重要作用,是生物体中普遍存在的一种调节机制.许多比较复杂的信号转导系统都牵涉到瀑布式的由多个蛋白激酶所催化的磷酸化反应,使最初感受到的信号得到放大.以往我们对于蛋白激酶的了解绝大部分来自动物和酵母,植物蛋白激酶的研究起步较晚,但进展很快.迄今为止,动物蛋白激酶的绝大多数种类已在植物中发现[1].近年来,对高等植物SnRK(sucrose non-fermenting-1 -related protein kinase, SnRK)蛋白激酶的研究取得了很大进展,现综述如下:     

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。     

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.     

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。     

AP2/ERF蛋白调控植物的非生物胁迫应答机制

AP2/ERF蛋白是植物所特有的转录因子,参与植物生长发育以及调控生物和非生物胁迫反应。研究表明,AP2/ERF蛋白不仅与其它类型转录因子共同形成复杂的转录调控网络,通过多种信号转导途径调控功能基因的表达,而且可以作为外界信号的感应因子调控植物的非生物胁迫应答。主要从AP2/ERF蛋白在植物激素合成、蜡质合成、低氧胁迫应答、ROS清除以及蛋白质修饰等方面综述了AP2/ERF蛋白在植物非生物胁迫应答中的研究进展,并展望了今后的研究方向。     

保卫细胞微管骨架参与蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸化调节的气孔运动

【目的】探讨在气孔运动的信息传递通路中,保卫细胞微管骨架与蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸化两种因素之间是否存在相互作用,进而深入了解气孔运动机理。【方法】以拟南芥野生型及GFP-α-tubulin-6植株为材料,利用药理学试验、激光共聚焦扫描显微镜观察、免疫印迹等细胞学及生物化学方法研究丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸化对保卫细胞气孔运动及微管骨架的影响。【结果】丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶抑制剂星型孢菌素（staurosporine,STS）能促进光照下气孔开放,微管特异性抑制剂长春花碱（vinblastine）和微管稳定剂紫杉醇（taxol）分别减弱和增强其作用;1/2A型磷酸酶抑制剂冈田酸（okadaic acid,OA）、花萼海绵诱癌素A（calyculin A,CalA）抑制光照诱导的气孔开放,微管特异性药物长春花碱和紫杉醇又能分别增强和削弱该抑制作用。激光共聚焦扫描显微镜下观察,两种磷酸酶抑制剂OA和CalA处理后,正常开放气孔保卫细胞中整齐有序的辐射状微管数量显著减少,变为以交错网状及解聚态为主;蛋白激酶抑制剂STS处理则增加了辐射状微管的比例。微管特异性药物紫杉醇、长春花碱分别与以上3种抑制剂共同处理,同样能够在一定程度上改变其对保卫细胞微管骨架组织排布的影响。提取保卫细胞原生质体总蛋白进行免疫印迹检测,55 kD分子量处的微管蛋白发生明显的蛋白丝氨酸磷酸化。【结论】蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸化可以通过调节保卫细胞微管骨架的动态排布进行气孔运动的信息传递。     

植物OST1基因功能研究进展

植物在生长过程中会遭受各种逆境胁迫,环境胁迫会引起植物体内一系列的信号反应,其中脱落酸(ABA)信号途径是一条重要的胁迫应答途径。作为ABA信号通路中的蛋白质激酶之一,气孔开放因子1(Stomatal opening factor 1,OST1)在植物逆境应答反应中扮演重要角色。因此,研究OST1基因在植物逆境应答中的功能有助于阐述植物耐逆分子机制。从OST1的相互作用因子及其在信号通路中的调控作用等方面进行阐述,对其介导的逆境应答机制进行了系统总结。     

蛋白质组学在番茄非生物逆境胁迫中的研究进展

【目的】回顾近年来蛋白质组学在番茄逆境胁迫中的研究进展,综述蛋白质组学技术在番茄响应非生物(盐碱、干旱、高温、低温、其它)胁迫上的研究进展,为利用蛋白质组学技术进一步研究番茄响应非生物逆境胁迫的分子机制奠定理论基础。【方法】运用统计学方法收集文献资料,并分析汇总蛋白质组学技术在番茄响应非生物(盐碱、干旱、高温、低温等)胁迫的研究文献进展情况。【结果】盐胁迫耐受性(渗透调节,渗透保护,离子稳态,消除氧清除剂,胁迫反应等)与胁迫的持续时间有关;下调的蛋白主要参与代谢和能量转换,上调的蛋白参与信号转导或运输;干旱应答蛋白包括与耐热性和渗透性保护剂的产生、脂质代谢、细胞壁修饰、神经酰胺代谢和丝裂原活化蛋白磷酸化相关的蛋白;蛋白质广泛参与了细胞过程,包括防御/应激反应,离子结合/转运,光合作用和蛋白质合成;最初如何感知胁迫条件,以及植物器官激活了哪些主要反应,可以避免低温胁迫晚期相关蛋白的干扰。【结论】在非生物逆境胁迫条件下,番茄通过改变自身的蛋白质表达水平对各种非生物胁迫作出响应。蛋白质组学研究能够全面揭示番茄响应胁迫时其细胞内蛋白质的动态变化规律,鉴定差异表达的蛋白质,是番茄抗逆生物学研究的重要组成部分。     

植物胁迫反应中质外体蛋白质组生物信息学分析

植物质外体在植物胁迫反应中起重要作用.本研究通过对质外体蛋白组相关文献挖掘和数据库的检索,依据细胞作用过程,将质外体蛋白组检索归类.参与生物胁迫反应的质外体蛋白主要分2类,即防御反应蛋白和细胞壁修饰蛋白;参与非生物胁迫反应的质外体蛋白也分2类,即氧化还原稳态调节蛋白和胁迫反应蛋白.综合分析表明,7类蛋白既参加生物胁迫反应,也参加非生物胁迫反应.通过对质外体蛋白质组的研究可以加深对2种胁迫下信号传导机制和调控机制的理解.     

植物SnRK1蛋白激酶研究进展

植物SnRK1蛋白激酶与酵母SNF1以及哺乳动物AMPK在结构和功能上同源性较高,以α催化亚基、β和γ调节亚基组成异源三聚体复合物的形式存在。SnRK1蛋白激酶广泛存在于高等植物中,响应环境胁迫、营养匮乏、光暗周期等引起的能量缺失信号。SnRK1是调控植物代谢和能量平衡的重要枢纽,调节光合作用途径相关基因的表达以及蔗糖合成、淀粉合成和降解相关酶编码基因的表达,参与糖代谢途径。此外,SnRK1在植物的生长、发育和胁迫响应中也是重要的调控枢纽。但SnRK1在代谢网络途径的调控非常复杂,很多调节机制还不清楚,亟需进一步的研究。本研究通过对SnRK1蛋白激酶的结构,酶活性的调节机制,及在植物碳氮代谢、生长发育及响应胁迫应答中的调控研究现状进行综述,旨在为进一步研究植物SnRK1的功能提供参考。     

马铃薯StSnRK2.4基因的克隆及其序列特征分析

利用RT-PCR技术从马铃薯普通栽培品种‘陇薯3号’试管苗根部扩增得到StSnRK2.4基因的cDNA序列,并对其编码蛋白进行特性和结构分析.结果表明:该基因序列全长1 083bp,编码360个氨基酸,与烟草SnRK2家族基因具有较高的同源性,达95.56%,已注册该基因到GenBank(No.JX280914);该蛋白分子量为41.49kU,理论等电点为5.52,是一个不跨膜的膜内蛋白,主要存在于细胞核中,含有依赖cAMP/cGMP蛋白激酶磷酸化、蛋白激酶C磷酸化、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化、酪氨酸蛋白激酶磷酸化和豆蔻酰化位点,丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性位点信号序列和蛋白激酶ATP结合区域信号序列,推测该基因功能与植物抗逆境胁迫有关.     

棉花GhSRK2D基因的分子克隆及其功能分析

SnRK2类蛋白激酶在植物抵御非生物胁迫上起到非常重要的作用,可将其作为候选基因,通过转基因方式对作物进行耐旱性改良。 本研究利用RACE PCR技术从陆地棉分离到一个SnRK2同源基因GhSRK2D。生物信息学分析表明GhSRK2D属SnRK2sⅢ亚家族;GhSRK2D蛋白含有N 豆蔻酰化位点,跨膜结构域和5个核心的丝氨酸残基位点;另外, GhSRK2D蛋白的C末端保守结构也包含Osmotic Box、SnRK2 Box 和 ABA Box。 Southern杂交分析GhSRK2D基因在Y18生态型棉花基因组中含有两个拷贝;Real time PCR分析显示GhSRK2D在棉花不同组织器官中均有表达,在叶器官中表达量最高;且受ABA、高盐、高渗（甘露醇）及低温胁迫的诱导。这些结果预示了棉花GhSRK2D基因可能在非生物胁迫逆境下参与抗逆相关生理过程发挥重要作用。     

"SH6"苹果矮化中间砧SnRK2基因的克隆及生物信息学分析

[目的]研究SnRK2基因在调控非生物胁迫方面的生物学功能.[方法]从苹果矮化中间砧"SH6"中分离得到3种SnRK2基因,运用多种生物学工具分析其序列特征.[结果]序列分析表明,SnRK2的CDS序列长度:SnRK2.6为956 bp,SnRK2.7为1013 bp,SnRK2.8为1072 bp,分别编码318、337和357个氨基酸的蛋白质;SnRK2蛋白无明显的疏水性,主要定位于细胞质;3种SnRK2序列相似性较高,都具有PKc_like超级家族和S_TKc家族特有的结构.[结论]这3种SnRK2基因可能在苹果非生物胁迫方面发挥重要作用.     

植物热激蛋白响应非生物胁迫研究进展

非生物胁迫对农作物正常生长具有重要影响,非生物胁迫可改变细胞蛋白质构象,使非天然蛋白 质发生聚集,破坏细胞膜结构。热激蛋白（heat shock proteins,Hsps）负责蛋白质的折叠、组装、转运与降解, 并能在胁迫条件下协助蛋白质复性,通过重建正常的蛋白质构象从而恢复细胞稳态,参与其他应激反应机制, 在保护植物免受非生物胁迫方面起着重要作用。总结了各类 Hsps 在植物非生物胁迫响应中发挥的功能,阐述 Hsps 参与其他应激反应机制并发挥一定作用,对目前 Hsps 在研究中存在的问题进行讨论和展望,为作物分子育 种筛选抗逆基因提供理论依据。     

植物和小麦SnRK2基因家族的研究进展

干旱、高盐、极端温度等逆境因子是限制作物产量和品质提高的重要因素.挖掘和利用逆境应答基因资源是改良其抗逆性的前提和基础,对于研究植物抗逆机制具有重要意义.蔗糖非发酵相关蛋白激酶家族2（Sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 2,SnRK2）是广泛存在于植物中的一类Ser/Thr蛋白激酶,参与植物体内多种信号途径的转导,在植物的抗逆境生理过程中扮演了重要角色.为了促进小麦SnRK2基因家族的研究,该文对SnRK2基因的结构、抗逆功能、互作蛋白,以及小麦SnRK2基因家族的研究现状进行了阐述.     

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。     

谷子SnRK2家族基因的生物信息分析

[目的]植物SnRK2是一类蔗糖非酵解型蛋白激酶,在信号转导和非生物胁迫及生长发育中具有非常重要的作用。[方法]本文利用生物信息学的方法从谷子基因组中分析鉴定出10个SnRK2基因,并对这些基因的染色体分布、理化性质、内含子-外显子结构、系统进化和顺式调控元件进行了分析。[结果]谷子的SnRK2基因分布在基因组中不同的染色体上,外显子数目大多为9个。这些基因被分为3个亚组,且与拟南芥和水稻的分类一致。而且,这些基因的上游启动子序列含有多个不同的激素和非生物逆境应答顺式元件,这说明它们在逆境应答和激素信号转导中具有一定的功能。[结论]本文为进一步研究谷子SnRK2基因在非生物胁迫和激素应答中的作用奠定了基础。