叶片衰老过程中的蛋白激酶和蛋白磷酸酶

衰老是受遗传程序严格控制的植物个体发育过程中的一个必经阶段,由特殊发育信号通过一定的信号传导路径来启动和控制。研究发现,蛋白激酶和蛋白磷酸酶所介导的可逆磷酸化反应在叶片衰老信号传递和衰老的启动和进程控制过程中发挥了重要作用。本文对近年参与叶片衰老调控的蛋白激酶和蛋白磷酸酶基因的分离鉴定及功能研究进行了综述。     

高等植物中蛋白磷酸酶2C的结构与功能

蛋白质磷酸化／去磷酸化是生物信号级联传递的重要方式之一,主要通过生化性质互为对立的蛋白激酶和蛋白磷酸酶实现。蛋白磷酸酶2C(PP2C)是蛋白磷酸酶的一个分支,其生化性质、蛋白质组成与结构都和其他磷酸酶显著不同,但都在生物信号传递中扮演重要角色。高等植物中PP2C广泛参与脱落酸(ABA)的各种信号途径,包括ABA诱导的种子萌发／休眠、保卫细胞及离子通道调控和气孔关闭、逆境胁迫等。PP2C也多样地参与植物创伤反应、生长发育以及抗病性等各个途径。作为大多数信号途径的负调控因子,PP2C能直接与激酶结合,与其他调控蛋白结合,以及直接与DNA结合调控相关基因的表达。     

植物PP2C蛋白磷酸酶ABA信号转导及逆境胁迫调控机制研究进展

蛋白磷酸酶(protein phosphatase,PP)是蛋白质可逆磷酸化调节机制中的关键酶,而PP2C磷酸酶是一类丝氨酸/苏氨酸残基蛋白磷酸酶,是高等植物中最大的蛋白磷酸酶家族,包含76个家族成员,广泛存在于生物体中。迄今为止,在植物体内已经发现了4种PP2C蛋白磷酸酶。蛋白激酶和蛋白磷酸酶协同催化蛋白质可逆磷酸化,在植物体内信号转导和生理代谢中起着重要的调节作用,蛋白质的磷酸化几乎存在于所有的信号转导途径中。大量研究表明,PP2Cs参与多条信号转导途径,包括PP2C参与ABA调控,对干旱、低温、高盐等逆境胁迫的响应,参与植物创伤和种子休眠或萌发等信号途径,其调控机制不同,但酶催化活性都依赖于Mg2+或Mn2+的浓度。植物PP2C蛋白的C端催化结构域高度保守,而N端功能各异。文中还综述了高等植物PP2C的分类、结构、ABA受体与PP2Cs蛋白互作、PP2C基因参与ABA信号途径以及其他逆境信号转导途径的研究进展。     

蛋白质可逆磷酸化在信号传递中的作用

主要介绍了蛋白激酶和蛋白磷酸酶的分类、特征及其催化蛋白质的可逆磷酸化在信号传递中的作用。蛋白激酶和蛋白磷酸酶作为脑内信使的直接或间接的靶酶,通过控制信号传递途径中其它酶类或蛋白质的活性,使细胞对外界信号做出相应的反应。     

拟南芥AtMPK6的信号转导功能和参与发育调控的研究进展

促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联途径主要MAPKKK、MAPKK和MAPK三个组分构成,彼此逐级磷酸化进而传递细胞信号。这些激酶可以将信息从感应器传递到效应器,并在胞内外信号传递中起多种作用。同时,MAPK级联途径通过相互“交谈”形成复杂的信号传递网络,从而有效地传递各种特异信号。迄今为止,拟南芥AtMPK3、AtMPK4和AtMPK6是研究最多的MAPKs。本文综述AtMPK6参与调控植物对逆境胁迫的响应,以及在生长发育过程中的作用,并介绍AtMPK6与蛋白磷酸酶之间的关系。     

植物蛋白激酶介导的非生物胁迫和激素信号转导途径的研究进展

干旱、盐渍、低温和高温等非生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物的产量。在长期的进化过程中,植物逐渐形成了对外部刺激快速感知和主动适应的能力,其中植物体内逆境信号的传递在植物快速感知外部刺激和主动适应非生物胁迫过程中起着非常重要的作用。蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白质磷酸化和去磷酸化是植物体内存在的最普遍且最重要的信号转导调节方式。其中,蛋白激酶的主要作用是将ATP或GTP上的γ磷酸基团转移到特定的底物蛋白上,使蛋白磷酸化,被磷酸化的蛋白发挥相应的生理功能。近年来,利用生物技术和基因工程等手段从细胞、分子水平上研究有关蛋白激酶的抗逆机理,通过基因沉默、基因过表达等策略提高植物的抗逆性成为国内外抗逆分子生物学与分子育种学研究的热点。本文主要对植物蛋白激酶在介导非生物胁迫和激素信号通路中的作用进行综述,为进一步研究植物蛋白激酶功能提供有价值的信息。     

促分裂原活化蛋白激酶磷酸酶

促分裂原活化蛋白激酶磷酸酶（mitogen-activated protein kinase phosphatases,MKPs）是一类丝／苏氨酸和酪氨酸双特异性的磷酸酶。它在细胞分化、增殖和基因表达过程中起着重要的作用。MKPs可以选择性地结合促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）,对MAPK进行去磷酸化,从而调节MAPK信号通路的活性。另一方面,MAPK也可以激活MKPs,它们的相互作用确保了细胞内信号的精确传递,并参与细胞功能的调节。     

植物蛋白磷酸酶及其在植物抗逆中的作用

随着多种蛋白磷酸酶在植物中的发现,可逆磷酸化作用在植物各种生理活动中的研究有许多重要的进展。本文概述了蛋白磷酸酶的类型与特点,并着重介绍近年来植物中多种磷酸酶的活性、基因、蛋白等各个水平上的鉴定工作。讨论了几类主要蛋白磷酸酶参与植物抵抗逆境胁迫的有关研究成果。     

植物蛋白磷酸酶及其在植物抗逆中的作用

随着多种蛋白磷酸酶在植物中的发现,可逆磷酸化作用在植物各种生理活动中的研究有许多重要的进展。本文概述了蛋白磷酸酶的类型与特点,并着重介绍近年来植物中多种磷酸酶的活性、基因、蛋白等各个水平上的鉴定工作。讨论了几类主要蛋白磷酸酶参与植物抵抗逆境胁迫的有关研究成果。     

神经酰胺代谢及凋亡信号调节

鞘磷脂途径是一普遍存在的信号系统。神经酰胺在该途径中起第二信使分子作用。一系列合成酶或分解酶参与神经酰胺在细胞内的代谢。神经酰胺激活大量应激相关酶,如神经酰胺激活的蛋白激酶、激酶抑制因子、Jun氨基末端激酶、蛋白激酶Cζ、蛋白磷酸酶1和蛋白磷酸酶2A等,介导细胞凋亡,在应激反应诱导的疾病或肿瘤治疗中起着重要作用。本文综述近年来有关神经酰胺及其代谢物在应激反应级联以及细胞凋亡中的研究进展。     

高等植物的LRR蛋白：结构与功能

ＬＲＲ结构存在于细胞定位和功能上各不相同的多种蛋白质中,与蛋白质之间的相互作用和细胞内信号传递过程密切相关。植物中含ＬＲＲ的蛋白主要有类受体蛋白激酶,抗病编码的蛋白和多聚半乳糖酸酶抑制蛋白等,它们分别在细胞的生长发育,抗病反应等过程中发挥着重要作用,其相似的ＬＲＲ结构为从分子水平上研究这些蛋白的作用机制提供了结构基础。     

高等植物的LRR蛋白:结构与功能

ＬＲＲ结构存在于细胞定位和功能上各不相同的多种蛋白质中,与蛋白质之间的相互作用和细胞内的信号传递过程密切相关。植物中含ＬＲＲ的蛋白主要有类受体蛋白激酶、抗病基因编码的蛋白和多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白等,它们分别在细胞的生长发育、抗病反应等过程中发挥着重要作用,其相似的ＬＲＲ结构为从分子水平上研究这些蛋白的作用机制提供了结构基础。     

PTP 及其在植物MAPK 途径中的作用

蛋白酪氨酸磷酸酶(protein tyrosine phosphatases, PTPs)是一个结构多样的磷酸酶家族, 含有高度保守的催化结构域。在植物体内, PTP主要的靶蛋白是促细胞分裂剂激活性蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)。MAPK级联途径参与有机体的发育、细胞增殖、激素调节以及逆境胁迫的信号转导, PTP在MAPK级联途径中主要起负调控作用。本文就PTP的结构和功能、MAPK在植物中的作用及PTP在MAPK级联途径中的功能进行综述, 并着重介绍PTP在拟南芥中的研究进展。     

大豆类钙调磷酸酶B亚基GmCBL1互作候选蛋白的筛选

Ca2+是非生物胁迫信号转导途径中的重要信号分子,植物类钙调磷酸酶B亚基蛋白(CBL,calcineurin B-like proteins)是一类重要的钙信号受体蛋白,主要通过与其他蛋白的特异结合传递信号,使植物形成对非生物胁迫的响应。本实验室已经获得大豆Gm CBL1基因,功能鉴定显示Gm CBL1增强了转基因拟南芥对非生物胁迫的耐性。为了进一步研究Gm CBL1的作用机理,本研究构建诱饵载体p GBKT7::Gm CBL1,利用酵母双杂交技术筛选大豆Gm CBL1的互作蛋白。通过对筛选获得的106个蛋白基因测序和Blast比对分析,并根据其可能的生理功能对这些候选蛋白归类,整理得到4类蛋白:能量代谢相关蛋白、修饰蛋白、防御蛋白、钙信号转导相关蛋白。筛选得到候选蛋白的功能预测初步表明,大豆Gm CBL1参与多条信号途径,为进一步研究探索大豆CBL介导的抗逆信号转导途径奠定了基础。     

酪氨酸蛋白磷酸酶

本文介绍了酪氨酸蛋白磷酸酶的研究现状。对各种组织中纯化的多种酪氨酸蛋白磷酸酶的性质研究,发现在大多数组织和细胞中存在多种形式的该酶,它们可分成三大类,但各种形式的酶之间的相互关系尚不清楚。酪氨酸蛋白磷酸酶在细胞的生长、分化、转化及信号传递过程中可能起重要作用。     

PTP及其在植物MAPK途径中的作用

蛋白酪氨酸磷酸酶（protein tyrosine phosphatases,PTPs）是一个结构多样的磷酸酶家族,含有高度保守的催化结构域。在植物体内,PTP主要的靶蛋白是促细胞分裂剂激活性蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）。MAPK级联途径参与有机体的发育、细胞增殖、激素调节以及逆境胁迫的信号转导,PTP在MAPK级联途径中主要起负调控作用。本文就PTP的结构和功能、MAPK在植物中的作用及PTP在MAPK级联途径中的功能进行综述,并着重介绍PTP在拟南芥中的研究进展。     

植物类受体蛋白参与植物生长与发育的研究进展

类受体蛋白(receptor-like protein,RLP)广泛存在于高等植物中,其家族在拟南芥中有57个成员。研究表明RLP蛋白参与了植物茎尖分生组织(shoot apical meristem,SAM)、根尖分生组织(root apical meristem,RAM)和维管分生组织等器官的生长与发育过程,例如CLV2(CLAVATA2)和FEA2(FASCINATED EAR2)参与了分生组织的维持与分化和其他器官的发育、TMM(TOO MANY MOUTHS)则介导了植物表皮细胞的分裂和气孔分布。另一方面,RLP蛋白在植物抗病中发挥着重要作用,包括番茄抗叶霉菌Cf类蛋白、番茄抗黑白轮枝菌Ve1和Ve2以及番茄应答非致病绿色木霉菌激发子的抗病蛋白LeEix等。同时,研究表明RLP蛋白在细胞间信号的接受与传递过程中起着极为重要的作用。本文综述了近年来对植物类受体蛋白参与植物生长与发育的功能、信号识别、传输与转导等方面的研究进展。     

蛋白酪氨酸磷酸酶家族及其生理作用

蛋白酪氨酸磷酸酶（protein tyrosine phosphatase,PTP）催化蛋白质分子中特定位点的磷酸化酪氨酸残基脱磷酸,以＂瀑布式的级联反应＂方式与其他蛋白磷酸酶在细胞内构成调控网络,与蛋白酪氨酸激酶（protein tyrosine kinase,PTK）的作用相反,共同凋节细胞信号转导,在细胞生长、分化、引导有丝分裂、T细胞活化等生理过程中起着重要的作用,尤其在控制细胞磷酸化酪氨酸水平上,蛋白酪氨酸磷酸酶起着高度特异性的积极作用,占据了生导地位.蛋白酪氨酸磷酸酶在人类基因组中主要由90个基因表达,分为4个家族.其催化位点的构象决定了它对可逆的氧化敏感.     

植物体内干旱信号的传递与基因表达

干旱是严重影响植物生长发育的重要环境胁迫因子之一。干旱能影响植物的水分状态,使植物缺水遭受伤害。近年来,相继从拟南芥等植物中克隆出了一些受干旱诱导的基因,如蛋白激酶基因、光合基因、渗透调节基因、功能蛋白基因（如LEA基因）等。干旱等胁迫信号经历一系列的传递过程,最后诱导这些特定基因的表达。在植物体中,可能存在依赖ABA型和不依赖ABA型两条干旱信号的传递途径。近年来从高等植物中分离出一系列调控干旱相关基因表达的转录因子,通过转录因子之间以及与其它相关蛋白之间的相互作用,激活或抑制干旱等胁迫因子诱导的基因表达。     

钙依赖的蛋白激酶与植物抗逆性

植物钙依赖的蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinases,CDPKs)是细胞Ca2 信号的受体,同时具有Ca2 受体蛋白和Ser/Thr蛋白激酶的功能。许多植物CDPKs基因受环境胁迫刺激发生表达水平的改变,这些基因在植物逆境胁迫的Ca2 信号转导中起着十分重要的作用,为植物CDPKs抗逆功能的研究和植物的抗逆遗传改良提供了理论基础和基因资源。