PYR/PYL/RCAR蛋白介导植物ABA的信号转导

脱落酸(ABA)在各个植物生长发育阶段以及植物对生物与非生物胁迫的响应过程中都发挥着重要的作用。最近研究表明,在ABA信号转导途径中有3种核心组份:ABA受体PYR/PYL/RCAR蛋白、负调控因子2C类蛋白磷酸酶(PP2C)和正调控因子SNF1相关的蛋白激酶2(SnRK2),它们共同组成了一个双重负调控系统——PYR/PYL/RCAR—|PP2C—|SnRK2来调控ABA信号转导及其下游反应,且3种核心组份在植物体内的结合方式受时空和生化等因素的影响,通过特定组合形成的ABA信号转导复合体介导特定的ABA信号反应。文章就PYR/PYL/RCAR蛋白介导的植物ABA信号识别与转导途径的分子基础及其调控机制,以及PYR/PYL/RCAR—PP2C—SnRK2参与的ABA信号调控网络等研究进展做一概述,并对该领域今后的研究进行了展望。     

PYR/PYL/RCAR蛋白介导植物ABA的信号转导

脱落酸(ABA)在各个植物生长发育阶段以及植物对生物与非生物胁迫的响应过程中都发挥着重要的作用。最近研究表明, 在ABA信号转导途径中有3种核心组份：ABA受体PYR/PYL/RCAR蛋白、负调控因子2C类蛋白磷酸酶(PP2C)和正调控因子SNF1相关的蛋白激酶2(SnRK2), 它们共同组成了一个双重负调控系统-- PYR/PYL/RCAR-| PP2C-| SnRK2来调控ABA信号转导及其下游反应, 且3种核心组份在植物体内的结合方式受时空和生化等因素的影响, 通过特定组合形成的ABA信号转导复合体介导特定的ABA信号反应。文章就PYR/PYL/RCAR蛋白介导的植物ABA信号识别与转导途径的分子基础及其调控机制, 以及PYR/PYL/RCAR-PP2C-SnRK2参与的ABA信号调控网络等研究进展做一概述, 并对该领域今后的研究进行了展望。     

植物ABA受体及其介导的信号转导通路

ABA是调控植物体生长发育和响应外界应激的重要植物激素之一。近年来, ABA受体的筛选和鉴定取得了突破性进展, 为植物中ABA信号转导通路的阐明奠定了重要基础。该文主要综述了ABA-binding protein/H subunit of Mgchelatase (ABAR/CHLH)、G protein-coupled receptor 2 (GCR2)、GPCR-type G protein 1/2 (GTG1/2)和pyrabactin resistant/PYR-like/regulatory component of ABA (PYR/PYL/RCAR)被报道为ABA受体的研究历程, 重点介绍了以ABAR/CHLH PYR/PYL/RCAR为受体的ABA信号转导通路模型的构建, 旨在为ABA受体及其信号转导通路的相关研究提供参考。     

陆地棉GhPYR1基因的克隆和功能分析

植物激素脱落酸(Abscisic acid,ABA)在植物应对干旱、盐碱等逆境胁迫以及植物种子萌发、根伸长、芽休眠等阶段发挥重要作用。PYR/PYL/RCAR蛋白家族是ABA受体,与ABA结合后能够启动ABA信号传导通路,诱导ABA应答基因的表达。利用电子克隆和RT-PCR技术从陆地棉中克隆了Gh PYR1基因,其编码的Gh PYR1蛋白与拟南芥中At PYR1蛋白相似度为73%。将Gh PYR1蛋白序列与拟南芥14个PYR/PYL/RCAR家族成员蛋白序列进行比对并构建进化树,发现它与拟南芥PYR/PYL/RCAR蛋白亚家族III亲缘关系最近。过表达Gh PYR1基因的T3代拟南芥在外源ABA处理下,其种子萌发和初期根生长均滞后于野生型,表现出对ABA更加敏感;高盐和干旱胁迫对转基因种子的萌发抑制更强烈,但苗期胁迫处理下转基因拟南芥的长势却明显优于野生型;同时在外源ABA诱导条件下ABA应答基因RD29A、RAB18的表达量较野生型有明显提高。以上结果说明Gh PYR1基因编码的蛋白是ABA的受体,过表达该基因能够提高植物对ABA的敏感性和增强应对逆境胁迫的能力。     

ABA信号通路的起源与进化

植物激素脱落酸（abscisic acid,ABA）在植物的生长、发育和胁迫反应方面起重要的调控作用,其信号转导通路由4个核心组分共同组成一个双重负调控系统（PYR/PYL/RCAR—| PP2C—| SnRK2—ABF/AREB）,调控ABA应答反应。本文在综述和分析ABA信号通路4个核心组分的起源与进化的基础上,初步提出ABA信号通路的起源与进化路径：A类PP2C、第Ⅲ亚类SnRK2以及转录因子AREB/ABF在水生植物轮藻中已经进化产生,当陆生植物进化产生ABA受体PYR/PYL/RCAR后,即与其它3个组分形成完整的ABA信号通路。在植物进化过程中,ABA信号通路4个核心组分各家族成员的数量（亚类）呈递增趋势。     

ROP11 GTPase Negatively Regulates ABA Signaling by Protecting ABI1 Phosphatase Activity from Inhibition by the ABA Receptor RCAR1/PYL9 in Arabidopsis

The phytohormone abscisic acid (ABA) regulates many key processes in plants, such as seed germina- tion, seedling growth, and abiotic stress tolerance. In recent years, a minimal set of core components of a major ABA signaling pathway has been discovered. These components include a RCAR/PYR/PYL family of ABA receptors, a group of PP2C phosphatases, and three SnRK2 kinases. However, how the interactions between the receptors and their targets are regulated by other proteins remains largely unknown. In a companion paper published in this issue, we showed that ROP11, a member of the plant- specific Rho-like small GTPase family, negatively regulates multiple ABA responses in Arabidopsis. The current work demonstrated that the constitutively active ROP11 (CA-ROP11) can modulate the RCAR1/PYL9-mediated ABA signaling pathway based on reconstitution assays in Arabidopsis thaliana protoplasts. Furthermore, using luciferase complementation imaging, yeast two-hybrid assays, co- immunoprecipitation assays in Nicotiana benthamiana and bimolecular fluorescence complementation assays, we demonstrated that CA-ROP11 directly interacts with ABI1, a signaling component downstream of RCAR1/PYL9. Finally, we provided biochemical evidence that CA-ROP11 protects ABI1 phosphatase activity from inhibition by RCAR1/PYL9 and thus negatively regulates ABA signaling in plant cells. A model of how ROP11 acts to negatively regulate ABA signaling is presented.     

蛋白质翻译后修饰在ABA信号转导中的作用

脱落酸(ABA)是植物生长发育和逆境适应过程中非常关键的植物激素。植物响应ABA信号转导过程由信号识别、转导及响应级联完成, 其中心转导途径由ABA受体RCAR/PYR/PYLs、磷酸酶PP2Cs、激酶SnRK2s、转录因子和离子通道蛋白构成。蛋白磷酸化、泛素化、类泛素化和氧化还原等翻译后修饰在ABA转导途径中起重要作用。该文综述了翻译后修饰在ABA信号转导中的作用。     

蛋白质翻译后修饰在ABA信号转导中的作用

脱落酸(ABA)是植物生长发育和逆境适应过程中非常关键的植物激素。植物响应ABA信号转导过程由信号识别、转导及响应级联完成, 其中心转导途径由ABA受体RCAR/PYR/PYLs、磷酸酶PP2Cs、激酶SnRK2s、转录因子和离子通道蛋白构成。蛋白磷酸化、泛素化、类泛素化和氧化还原等翻译后修饰在ABA转导途径中起重要作用。该文综述了翻译后修饰在ABA信号转导中的作用。     

始于质体/叶绿体的ABA信号通路

该文全面评述了植物激素脱落酸（ABA）受体的研究进展概况,重点介绍细胞内ABA受体ABAR/镁螯合酶H亚基CHLH对ABA信号感知和向下游转导的研究进展,总结了ABAR介导的、起始于质体/叶绿体的ABA信号通路。ABAR是一个跨越叶绿体被膜的蛋白质,其N-端和C-端暴露在细胞质中;ABAR在细胞质一侧的C-端部分与一组WRKY转录因子（WRKY18、WRKY40、WRKY60）相互作用。WRKY18、WRKY40和WRKY60是一组转录抑制因子。它们互相协作,抑制下游重要的ABA信号调节子基因（如ABI4、ABI5、ABF4和MYB2等）的表达,从而负调节ABA信号通路。WRKY40是其中的核心调节子,WRKY18协助加强WRKY40对ABA信号的负调节。ABAR与ABA信号分子结合后,可以刺激WRKY40从细胞核转移至细胞质,促进ABAR与WRKY40的相互作用;进而激发一种未知因子（或信号系统）,阻遏WRKY40的表达,从而解除WRKY40对ABA响应基因转录的抑制,最终实现ABA的生理效应。这些发现描述了一个从信号原初识别到下游基因表达的新的ABA信号通路。论文最后对未来该领域的研究方向进行了讨论。     

保卫细胞中ABA信号调控机制研究进展

脱落酸(ABA)具有调节植物快速响应逆境的重要功能。植物细胞中ABA核心信号通路由ABA受体PYR1/PYLs/ RCARs、A类碱性蛋白磷酸酶PP2Cs和Snf1相关蛋白激酶SnRK2s组成。活性氧(ROS)和Ca²⁺是保卫细胞中的重要第二信使, 调控ABA诱导的气孔关闭。该文对保卫细胞中核心ABA信号蛋白的调控以及ROS和Ca²⁺介导的ABA信号转导等最新研究成果进行综述, 旨在阐明保卫细胞中ABA信号调控机制。     

低聚壳聚糖诱导的毛白杨抗病反应与ABA信号通路的关系

脱落酸(ABA)信号通路核心组分有ABA受体(PYR/PYL/RCARs)、2C型蛋白磷酸酶家族中的A亚族成员(PP2Cs)以及蔗糖非酵解型蛋白激酶2家族成员(SnRK2s)。运用BLASTP序列比对方法,在毛果杨中获得14条PtPYR、7条PtPP2C和4条PtSnRK2基因,它们分别与拟南芥AtPYR、AtPP2C和AtSnRK2基因同源。根据系统进化树分析结果,选取基因PtPYRL7、PtPYRL9、PtHAB2、PtPP2CA、PtSnRK2.3和PtSnRK2.6,设计合适的引物。以85号无性系毛白杨组培苗为材料,分别对其根部进行外源ABA和低聚壳聚糖处理,于处理3h、6h、12h和24h4个时间点取样,提取样本叶片总RNA,反转录成cDNA,进行实时荧光定量PCR分析。结果显示:ABA处理和低聚壳聚糖处理均能使PtPYRL7和PtPYRL9基因表达下调,使PtHAB2和PtPP2CA基因表达上调,使PtSnRK2.3和PtSnRK2.6基因表达先上调后下调。研究表明,ABA处理和低聚壳聚糖处理诱导毛白杨叶片中与ABA信号通路相关的基因的表达变化趋势几乎一致,说明ABA信号通路是低聚壳聚糖诱导毛白杨抗病的信号传递途径之一。     

基于等温滴定微量热技术的玉米脱落酸受体检测体系

脱落酸(ABA)是响应逆境胁迫及调控植物生长发育的重要激素,其受体的发现以及在不同植物中的比较研究具有重要的理论与实际意义。等温滴定微量热技术(ITC)是鉴定和筛选ABA受体的重要技术之一,该方法对受体蛋白的纯度和生物活性要求较高。该文探讨了超声波破碎条件对受体蛋白得率以及ABA和受体蛋白浓度对二者亲和力的影响。结果表明,通过超声波破碎获得的原核表达玉米(Zea mays)ABA受体蛋白Zm PYL1含量高,蛋白质图谱条带清晰。超声波破碎适宜的条件为:菌悬液浓度100 mg·m L–1,破碎总时长15分钟,单次破碎时长为3秒,间歇时长10秒;ITC检测结果发现,(±)-ABA与玉米受体Zm PYL1的结合反应为吸热过程,推测该受体蛋白Zm PYL1为二聚体,4 mmol·L–1(±)-ABA与0.1 mmol·L–1受体蛋白Zm PYL1反应结合效果较好,反应的解离常数Kd值为72.46μmol·L–1。研究结果为筛选和鉴定植物ABA受体奠定了重要技术基础。     

普通丝瓜PYL基因家族鉴定及在果实发育中表达分析

【目的】为了探究普通丝瓜PYL基因在ABA处理下的表达模式。【方法】利用生物信息学方法,分析PYL基因家族在普通丝瓜全基因组中的分布、染色体定位、基因结构、基因共线性、选择压力分析、进化亲缘关系和顺式作用元件,并通过qRT-PCR验证在不同浓度ABA下表达特异性。【结果】在普通丝瓜全基因组中鉴定到11个LcPYL基因,对应CDS长度576-966 bp,均具有典型PYR_PYL_RCAR_like结构;共线性分析发现7对源自于全基因组复制事件,预测具有相似的生物学功能;普通丝瓜PYL基因启动子含多个与植物激素相关的顺式作用元件,其成员的表达具有一定的组织特异性;普通丝瓜果实在不同浓度外源ABA处理下,2 mg/ml ABA处理LcPYLs表达并无显著变化,4 mg/ml ABA处理LcPYL5、LcPYL7、LcPYL11显著上调表达,8 mg/ml ABA处理LcPYL1、LcPYL7开花当天显著表达。【结论】本研究对普通丝瓜PYL家族成员进行了系统的鉴定与分析,明确其分子结构特征和表达模式,其中LcPYL1、LcPYL5、LcPYL7和LcPYL11可能是与内源ABA生物合成密切相关的关键基因。     

Leptin介导的JAK/STAT信号通路对脂类代谢调节的研究进展

Leptin介导的JAK/STAT信号通路主要参与脂类代谢的调节。JAK/STAT信号通路激活后,CPT-1的表达水平升高,通过促进脂肪酸分解而参与脂类代谢的调节。本文主要介绍了近年来关于leptin介导的JAK/STAT信号通路的组成、作用机制、活性调节和leptin与受体结合激活细胞内多个信号通路如JAK/STAT、PI3K/Akt、MAPK等,以及这些信号通路对脂类代谢调节的最新研究进展。     

植物SnRKs家族在胁迫信号通路中的调节作用

蔗糖非发酵1(SNF1)相关蛋白激酶家族(SnRKs)是植物胁迫响应过程中的一类关键蛋白激酶。在响应生物胁迫时,SnRKs可通过参与活性氧和水杨酸介导的信号转导途径,增强植物对生物侵害的耐受性。在响应非生物胁迫时,SnRKs通过脱落酸(ABA)介导的信号通路,增强植株对干旱、盐碱和高温等的耐受性;且通过独立于ABA的信号通路,SnRKs可调控胞内能量状态,维持离子平衡。该文总结了SnRKs蛋白激酶作为胁迫信号通路中的主要调节因子的最新研究进展,并展望了未来的研究方向。     

小分子c-Met激酶抑制剂的研究进展

受体酪氨酸激酶c-Met即肝细胞生长因子HGF受体。HGF/c-Met信号通路在肿瘤形成、生长和转移过程中被频繁激活,因此, c-Met 已成为抗癌药物研究中一个重要靶标。重点介绍近年来基于c-Met通路的抗癌药物研究进展。     

RGMb/DRAGON与BMP信号转导

RGMb/DRAGON为RGM家族成员之一,在许多组织和器官中存在并表达.最初它作为粘附分子在神经系统中调节轴突排斥被发现.近来研究发现,它还是BMP的辅助受体,与BMP配体和受体结合,通过调控BMP信号通路在繁殖、肾脏机能的维持以及免疫疾病等生理和病理条件下发挥重要作用.本文评述了RGMb的基因及蛋白结构特征、表达定位及其在神经系统中的作用,并重点介绍了其在BMP信号通路中的作用机制和生物学研究进展.     

JAK/STAT信号通路及其对昆虫免疫的调控

JAK/STAT信号通路参与细胞的生长、分化、凋亡和免疫调节等重要的生物学过程,是细胞因子介导的最重要的信号转导途径之一。在昆虫中,JAK/STAT是一条相对保守的信号途径,与Toll途径和Imd途径共同作为主要免疫途径以抵御病原物入侵,在昆虫免疫、激素调控和其他生理调节过程中发挥着十分重要的作用。本文介绍了细胞因子受体超家族、JAKs家族、STATs家族和JAK/STAT信号通路及其负反馈调节的作用机制,分析了寄生物、病毒和真菌感染昆虫时,JAK/STAT信号通路的重要功能及最新研究进展,并提出了JAK/STAT信号通路研究中尚待解决的问题,以期为该领域后续深入研究提供方向和参考。     

PP2C相关基因在砂梨休眠进程中的表达分析

对植物蛋白磷酸酶2C(PP2C)相关基因在砂梨Pyrus pyrifolia品系休眠进程中的表达进行分析。结果表明,砂梨PP2C相关基因与李属PP2C基因高度同源。在梨花芽休眠过程中不同PP2C基因调控的作用不同, PP2C-37-1、PP2C-37-2、PP2C-51-1、PP2C-24四个基因与内休眠调控有关,而PP2C-78对于内休眠的解除则有明显作用。PP2C蛋白磷酸酶相关基因注释到植物激素信号转导途径显示,ABA受体PYR/PYL蛋白与PP2C蛋白以及SnRK2(蛋白激酶)蛋白形成ABA信号转导的复合物可以作用于转录因子ABF从而调控梨花芽的休眠。     

AhR与Wnt信号通路及其交互作用研究进展CSCD

芳香族化合物受体(AhR)和无翅型MMTV整合位点家族(Wnt)高度保守,AhR与Wnt参与的信号通路对于生物的生长发育起着重要的作用,每条通路的失控都可能导致发育障碍和疾病。目前关于这两条通路之间的交互作用研究较少,本文着重论述近几年来关于这两条通路的重要研究进展,期望能加强对AhR受体与Wnt信号通路交互作用机制深入了解。