植物水通道蛋白的干旱应答机制研究进展

干旱胁迫是严重影响全球作物生产的非生物胁迫之一,研究植物耐旱机制已成为一个重要领域。水通道蛋白是一类特异、高效转运水及其它小分子底物的膜通道蛋白,在植物中具有丰富的亚型,参与调节植物的水分吸收和运输。近10年来,水通道蛋白在植物不同生理过程中的作用,一直受到研究人员的关注,特别是在非生物胁迫方面,而研究表明水通道蛋白在干旱胁迫下对植物的耐旱性起着至关重要的作用,能维持细胞水分稳态和调控环境胁迫快速响应。水通道蛋白在植物耐旱过程中的调控机制及功能较复杂,而关于其应答机制和不同亚型功能性研究的报道甚少。该文综述了植物水通道蛋白的分类、结构、表达调控和活性调节,分别从植物水通道蛋白响应干旱表达调控机制、水通道蛋白基因表达的时空特异性、水通道蛋白基因的表达与蛋白丰度,水通道蛋白基因的耐旱转化四个方面阐明干旱胁迫下植物水通道蛋白的表达,重点阐述其参与植物干旱胁迫应答的作用机制,并提出水通道蛋白研究的主要方向。     

植物水通道蛋白的运输和调节

水通道蛋白是细胞间和细胞内水分运输的主要通道,其运输和调控对于植物细胞的水分稳态和胁迫响应具有重要作用。本文综述了水通道蛋白运输的分子机制以及结构修饰、门控、膜转运和异源四聚体等调节机制。     

水通道蛋白与脑部疾病

水通道蛋白是参与跨细胞水转运的膜通道蛋白家族成员,广泛存在于机体组织细胞中,参与水的分泌与吸收。近年来脑部的水通道蛋白成为研究热点。水通道蛋白在脑中的主要生理功能是参与调节脑内渗透压及电解质的平衡,维持脑脊液的分泌及平衡,并与各种脑部疾病的病理过程及其所造成的水肿密切相关。调控水通道蛋白的表达可以减轻各种脑部疾病造成的病理损伤和阻止脑水肿的形成,这为临床治疗脑部疾病提供了新的思路和方法。本文就水通道蛋白与脑部疾病的关系的研究进展作一综述。     

与秀丽隐杆线虫氯离子通道CLH-1相互作用蛋白的构建:GFP-Trap技术和质谱分析(英文)

氯离子通道是一类分布广泛的阴离子选择性通道家族蛋白,在细胞容积维持、细胞质内pH调节、蛋白运输、细胞迁移、增殖及分化等重要生理过程中扮演着多种角色。然而,目前有关其功能调控研究较少。本研究构建了表达电压门控氯离子通道CLH-1融合绿色荧光蛋白(CLH-1::GFP)的转基因线虫。CLH-1::GFP主要表达在线虫头部神经元和身体后部肠道细胞中。利用最近发展起来的捕获GFP的GFP-Trap技术,从转基因线虫裂解液中捕获了可能调控氯离子通道CLH-1功能的相互作用蛋白。通过质谱鉴定,共有27个蛋白和CLH-1::GFP一起被捕获下来。生化实验显示其中真核生物延伸因子1(EEF-1)与CLH-1蛋白直接相互作用;并且,在和EEF-1共表达的情况下,CLH-1的蛋白水平显著上调。本结果表明利用线虫表达氯离子通道GFP融合蛋白,结合GFP-Trap和质谱分析技术,可以识别和电压门控氯离子通道相互作用蛋白,同时也表明EEF-1可以调控线虫CLH-1通道功能。     

植物水通道蛋白及其活性调节

水通道蛋白是对水专一的通道蛋白,普遍存在于动、植物及微生物中。研究表明高等植物的质膜和液泡膜上存在着丰富的水通道蛋白,其种类繁多,分布广泛,并具有一定的组织特异性。植物水通道蛋白的活性受到严格的调控,其调节方式主要有两种,分别为基因水平的表达调控和翻译后的修饰作用。     

植物水通道蛋白及其活性调节

水通道蛋白是对水专一的通道蛋白,普遍存在于动、植物及微生物中。研究表明高等植物的质膜和液泡膜上存在着丰富的水通道蛋白,其种类繁多,分布广泛,并具有一定的组织特异性。植物水通道蛋白的活性受到严格的调控,其调节方式主要有两种,分别为基因水平的表达调控和翻译后的修饰作用。     

水通道蛋白4与脑水肿研究进展

水通道蛋白4(AQP4)是膜水通道蛋白家族的一员,在脑组织中高表达,是控制水进出脑组织的通道。近年来发现,AQP4的功能和表达与脑水肿密切相关。同时脑水肿又是和脑疾病治疗密切相关的病理过程,对两者的研究或许可以为我们带来更多的临床治疗新思路。本文综述了AQP4的结构、表达、调控与功能以及AQP4与脑水肿关系的研究进展。     

番茄水通道蛋白基因家族的生物信息学分析

植物水通道蛋白不仅仅在根系输送水分,而是具有底物和细胞定位的多样性的基因家族,因而对植物生理和发育过程,包括种子发芽、侧根发生、碳固定和营养吸收等都有重要的贡献。番茄基因组中共有44个水通道蛋白基因。这些基因可分为TIP、PIP、NIP和SIP 4个亚家族。这4个亚家族具有不同的功能和亚细胞定位。在番茄十号染色体水通道蛋白聚集位点上的5个基因与一号染色体上的一个基因是直系同源水通道蛋白,相似度都很高,同属于PIP亚家族。番茄水通道蛋白大多在根部表达量较高,在茎、叶、花等部位表达较低。不过Solyc03g096290.2.1和Solyc01g094690.2.1基因在花中表达量最高。此外,有个别基因表达量稳定在较高的水平,包括Solyc06g074820.2.1和Solyc08g081190.2.1。这些基因的功能可能不仅是吸收和转运水分,是否有其他的转运底物,在植物抗逆和发育过程中是否有调控作用,是下一步研究的重点。番茄全基因组中的水通道蛋白进行检索和分析,对番茄分子生物学研究和种质改良都有重要的意义。     

外周神经胶质细胞缝隙连接的表达与功能调控

缝隙连接是胞间通道的集合体,是相邻细胞间的跨膜通道。连接蛋白Cx29、Cx32和Cx46在施万细胞中表达,Cx43在施万细胞和卫星胶质细胞中均有表达,并形成功能性的缝隙连接通道或半通道。缝隙连接蛋白直接或间接参与细胞信号整合,借助连接蛋白磷酸化及定向突变研究,其分子调控机制逐步清晰。施万细胞和卫星胶质细胞中连接蛋白及其磷酸化的阐明,有助于解释其在外周神经胶质中的表达与功能调控。     

蚕豆保卫细胞质膜水通道蛋白的鉴定及其在气孔运动中的作用

水通道或水通道蛋白是水分运动的主要通道。以RD2 8cDNA和RD2 8抗体为探针证明了蚕豆 (ViciafabaL .)保卫细胞中存在水通道蛋白 ,并以气孔运动为指标 ,结合抗体和抑制剂处理证明水通道蛋白是水分运动的主要通道。研究表明编码质膜水通道蛋白的RD2 8转录体在叶片保卫细胞、叶肉细胞和维管束中高表达 ,尤以保卫细胞中最多 ;荧光免疫染色和Confocal显微镜观察表明 ,RD2 8抗体反应主要位于保卫细胞质膜。进一步采用RD2 8抗体和水通道蛋白抑制剂———HgCl2 (2 5 μmol L) 处理可抑制壳梭孢素 (FC)、光照诱导的气孔开放和原生质体体积膨胀以及ABA诱导的气孔关闭 ,但这种抑制作用可以被水通道抑制剂的逆转剂 β_巯基乙醇 (ME)逆转。表明蚕豆保卫细胞中存在水通道蛋白并参与蚕豆保卫细胞的运动过程。