蛋白质可逆磷酸化对花粉管生长的调控作用

花粉管极性生长受多种信号与代谢过程的调控,主要包括Rop GTPase信号途径、磷脂酰肌醇信号通路、Ca²⁺信号途径、肌动蛋白动态变化、囊泡运输、细胞壁重塑等,这些过程都受到蛋白质可逆磷酸化作用的调节。如：(1) Rop调节蛋白(GEF、GDI和GAP)的可逆磷酸化可以改变其活性,从而调节Rop GTPase;同时,蛋白激酶还可能作为Rop下游的效应器分子参与Rop下游信号途径的调节;(2) 蛋白质可逆磷酸化作用既能够激活/失活质膜上的Ca²⁺通道或Ca²⁺泵,又参与调节胞内贮存Ca²⁺的释放,从而调控花粉管尖端Ca²⁺梯度的形成;此外,蛋白激酶还作为Ca²⁺信号的感受器,磷酸化相应的靶蛋白,参与Ca²⁺信号下游途径的调节;(3) 肌动蛋白结合蛋白(ADF和Profilin)的活性也受到蛋白质可逆磷酸化的调节,进而调控肌动蛋白聚合与解聚之间的动态平衡;(4) 蛋白质磷酸化作用调节胞吞/胞吐相关蛋白的活性,并调控质膜的磷脂代谢,从而参与调控囊泡运输过程;(5) 胞质丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶和蔗糖合酶的可逆磷酸化可以调节其在花粉管中的功能与分布模式,参与花粉管细胞壁重塑;(6) 转录调节蛋白与真核生物翻译起始因子的可逆磷酸化可以改变其活性,从而调控RNA转录与蛋白质合成。文章主要综述了花粉管生长过程中重要蛋白质的可逆磷酸化作用对上述关键事件的调节。     

植物生理学中"细胞信号转导"教学的探讨

<植物生理学>(潘瑞炽2004)中"细胞信号转导"部分的教学是想让学生了解细胞信号转导的4个步骤,弄清楚信号、受体及细胞信号转导的概念,理解细胞第二信使Ca2 /CaM在信号转导中的作用,了解G蛋白参与的跨膜信号转换、三磷酸肌醇和二酯酰甘油(IP3/DAG)双信号系统及信号转导中的蛋白质可逆磷酸化.     

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。     

植物液泡膜阳离子/H+反向转运蛋白结构和功能研究进展

阳离子转运蛋白在调节细胞质阳离子浓度过程中发挥关键作用。液泡是一个储存多种离子的重要细胞器,阳离子 (Ca2+)/H+反向转运蛋白CAXs定位在液泡膜上,主要参与Ca2+向液泡的转运,也参与其他阳离子的转运。近年来,植物中分离鉴定了多个CAX基因,植物CAXs主要有4个功能域：NRR通过自抑制机制调节Ca2+转运活性,CaD和C功能域分别赋予CAXs的Ca2+和Mn2+专一性转运活性,D功能域可调节细胞质pH。拟南芥AtCAXs参与植物的生长发育和胁迫适应过程,AtCAX3主要在盐胁迫下转运Ca2+,At     

蛋白质组学研究揭示的植物根盐胁迫响应机制

植物根是感知外界盐胁迫信号的首要器官。近年来,人们利用高通量的差异表达蛋白质组学技术,分析了水稻(Oryzasativa)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、大豆(Glycine max)、大麦(Hordeum vulgare)、小麦(Triticum aestivum)、木榄(Bruguieragymnorhiza)和匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera)等植物根应答盐胁迫过程中蛋白质组的动态变化特征。通过整合植物根响应盐胁迫蛋白质组学研究结果,揭示了植物根部响应盐胁迫的多种调节机制,包括:利用多种信号通路与蛋白质磷酸化/去磷酸化感知并传递盐胁迫信号;通过膜蛋白与转运蛋白调节离子吸收/外排与区室化;通过抗氧化酶系统活性清除活性氧,并通过合成多种渗透调节物质与防御物质减轻细胞受到的伤害;通过改变参与糖类与能量代谢相关酶的表达调节能量代谢水平;通过细胞骨架动态重塑保持正常的细胞结构、物质运输与信息传递;通过转录、翻译与翻译后调控调节各种蛋白质的动态变化与相互作用;通过调控各种基础代谢与次生代谢水平保持细胞结构与代谢状态正常。     

Ca2+在植物盐胁迫响应机制中的调控作用

对植物而言,Ca2+不仅作为一种必须的营养元素,更重要的是作为耦联胞外信号与胞内生理反应的第二信使,当植物受到外界的环境刺激时,细胞中Ca2+会出现变化,引起一系列保护性生理反应,从而减轻环境胁迫对植物体的伤害.我国盐碱地面积广阔,极大地限制了作物种植和农业生产.大量研究表明,Ca2+可以提高植物对盐胁迫的抗性,针对盐胁迫对植物的伤害机制,重点讨论了盐胁迫条件下Ca2+参与的植物体内有关响应途径及作用机制.     

细胞内离子在气孔运动中的作用

气孔运动与植物水分代谢密切相关。保卫细胞中的无机离子作为第二信使（Ca2＋）或者渗透调节物质（K＋、Cl-）在响应外界理化因子的刺激、调节保卫细胞膨压过程中发挥重要作用。保卫细胞质膜和液泡膜上的离子通道作为各种刺激因素作用的靶位点,是保卫细胞离子转运的关键组分,在气孔运动调控过程中扮演关键角色。该文对近年来保卫细胞离子的作用和离子通道研究的进展进行了综述。     

质膜钙离子ATP酶

钙离子(Ca2+)是重要的第二信使,通过与效应蛋白的结合和解离,以及在不同细胞器之间的穿梭运动而精确调控细胞活动,参与多种重要生命过程。细胞内具有精确调节Ca2+时空分布的调控系统。在静息状态下,细胞内的游离Ca2+浓度约为100 nmol/L;而当细胞受到信号刺激后,胞内的Ca2+浓度可上升至1000 nmol/L甚至更高。细胞中存在多种跨膜运送Ca2+的膜蛋白,以精确调节Ca2+浓度的时空动态变化,其中,细胞质膜上的多种Ca2+通道(包括电压门控通道、受体门控通道、储存控制通道等),以及内质网/肌质网和线粒体等胞内"钙库"膜上的雷诺丁受体、三磷酸肌醇受体等膜蛋白复合物,均可提升胞内Ca2+浓度,而细胞质膜上的钠钙交换体、质膜Ca2+-ATP酶、"钙库"膜上的内质网Ca2+-ATP酶、线粒体Ca2+单向转运体等,可将Ca2+浓度降低至静息态水平。质膜钙ATP酶是向细胞外运送Ca2+的关键膜蛋白,本文将对其结构、功能及其酶活性的调控机制做一简要综述。     

植物水分胁迫信号识别与转导

植物对水分胁迫信号作出反应,需要经过信号的识别,转导和胞间信使传递等过程,该文从胁迫感觉,第二信使系统及蛋白质可逆磷酸化等方面,介绍了植物细胞对水分胁迫（原初 ）信号和胁迫信号分子（脱落酸）识别转导的研究进展。     

植物质膜蛋白质组的逆境应答研究进展

质膜作为原生质体与外界环境的屏障, 除了维持正常的细胞内稳态和营养状况, 还参与感知和应答各种环境胁迫。近年来, 植物质膜蛋白质组学研究为深入分析植物应答不同生物和非生物胁迫的分子机制提供了重要信息, 已经报道了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)等10种植物质膜应对生物胁迫(白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)感染)与非生物胁迫(冷、盐、水淹、渗透、高pH值、Fe缺乏及过量、氮素、脱落酸、壳聚糖和壳寡糖)过程的蛋白质丰度模式变化。通过整合分析植物质膜响应逆境的蛋白质组学研究结果, 揭示了质膜在植物应答逆境胁迫过程中的重要作用。植物通过调节转运蛋白、通道蛋白及膜泡运输相关蛋白的丰度变化促进细胞内外的信号传递、物质交换与运输; 同时利用膜相关的G蛋白、Ca²⁺信号、磷酸肌醇信号途径及BR信号途径等多种信号通路, 通过蛋白质可逆磷酸化作用感知和传递胁迫信号, 调节植物抵御胁迫。研究结果为从蛋白质水平认识质膜逆境应答分子调控机制提供了新线索。     

脱落酸信号转导研究进展

脱落酸(ABA)对植物生长发育和适应环境胁迫等多方面有重要的调节作用,其信号转导机制非常引人注目,近年来这方面研究进展很快。本文利用现有文献,对脱落酸不敏感和超敏感性突变体、脱落酸的结合位点与受体、ABA信号转导涉及的细胞第二信使（Ca2+、磷酸肌醇、cADPR、阴离子通道与H+）、蛋白质可逆磷酸化以及ABA诱导基因表达所必需的顺式作用元件(cis-acting element) 和反式作用因子trans-acting factor）等几方面的最新研究进展作了介绍。     

脱落酸信号转导研究进展

脱落酸（ABA）对植物生长发育和适应环境胁迫等多方面有重要的调节作用,其信号转导机制非常引人注目,近年来这方面研究进展很快,本文利用现有文献,对脱落酶不敏感和超敏感性突变体,脱落酸的结合位点与受体,ABA信号转涉及的细胞第二信使（Ca^2 ,磷酸肌醇,cADPR,阴离子通道与H^ ), 蛋白质可逆磷酸化以及ABA诱导基因表达所必需的顺序作用元件（cis-acting elenment)和反式作用因子（trans-acting factor)等几方面的最新研究进展作了介绍。     

PTPs versus PTKs: the redox side of the coin

The phosphorylation of tyrosine, and to a lesser extent threonine and serine, plays a key role in the regulation of signal transduction during a plethora of eukaryotic cell functions, including cell activation, cell-cycle progression, cytoskeletal rearrangement and cell movement, differentiation, apoptosis and metabolic homeostasis. In vivo, tyrosine phosphorylation is reversible and dynamic; the phosphorylation states are governed by the opposing activities of protein tyrosine kinases (PTKs)2 and protein tyrosine phosphatases (PTPs). Reactive oxygen species (ROS) act as cellular messengers in cellular processes such as mitogenic signal transduction, gene expression, regulation of cell proliferation, senescence and apoptosis. Redox regulated proteins include PTPs and PTKs, although with opposite regulation of enzymatic activity. Transient oxidation of thiols in PTPs leads to their inactivation by the formation of either an intramolecular S-S bridge or a sulfenyl-amide bond. Conversely, oxidation of PTKs leads to their activation, either by direct SH modification or, indirectly, by concomitant inhibition of PTPs that guides to sustained activation of PTKs. This review focuses on the redox regulation of both PTPs and PTKs and the interplay of their specular regulation.     

ReviewPTPs versus PTKs: The redox side of the coin

The phosphorylation of tyrosine, and to a lesser extent threonine and serine, plays a key role in the regulation of signal transduction during a plethora of eukaryotic cell functions, including cell activation, cell-cycle progression, cytoskeletal rearrangement and cell movement, differentiation, apoptosis and metabolic homeostasis. In vivo, tyrosine phosphorylation is reversible and dynamic; the phosphorylation states are governed by the opposing activities of protein tyrosine kinases (PTKs)² and protein tyrosine phosphatases (PTPs). Reactive oxygen species (ROS) act as cellular messengers in cellular processes such as mitogenic signal transduction, gene expression, regulation of cell proliferation, senescence and apoptosis. Redox regulated proteins include PTPs and PTKs, although with opposite regulation of enzymatic activity. Transient oxidation of thiols in PTPs leads to their inactivation by the formation of either an intramolecular S–S bridge or a sulfenyl–amide bond. Conversely, oxidation of PTKs leads to their activation, either by direct SH modification or, indirectly, by concomitant inhibition of PTPs that guides to sustained activation of PTKs. This review focuses on the redox regulation of both PTPs and PTKs and the interplay of their specular regulation.     

脱落酸调节植物抵御水分胁迫的机制研究

干旱、盐渍、低温等均可导致植物可利用水分的亏缺,表现为水分胁迫。植物感受到水分胁迫,诱导脱落酸（abscisic acid,ABA）生物合成。ABA可通过促使气孔关闭或抑制气孔开放,使作物尽可能地降低蒸腾失水,以抵御水分胁迫。该文就植物激素ABA及其下游信号过氧化氢（hydrogenperoxide,H2O2）、一氧化氮（nitric oxide,NO）以及Ca2＋等在植物气孔运动调节方面的研究进展进行概述,以构建水分胁迫下ABA调节植物气孔运动的可能模式。     

Phosphoproteomics perspective on plant signal transduction and tyrosine phosphorylation

Plants and animal cells use intricate signaling pathways to respond to a diverse array of stimuli. These stimuli include signals from environment, such as biotic and abiotic stress signals, as well as cell-to-cell signaling required for pattern formation during development. The transduction of the signal often relies on the post-translational modification (PTM) of proteins. Protein phosphorylation in eukaryotic cells is considered to be a central mechanism for regulation and cellular signaling. The classic view is that phosphorylation of serine (Ser) and threonine (Thr) residues is more abundant, whereas tyrosine (Tyr) phosphorylation is less frequent. This review provides an overview of the progress in the plant phosphoproteomics field and how this progress has lead to a re-evaluation of the relative contribution of tyrosine phosphorylation to the plant phosphoproteome. In relation to this appreciated contribution of tyrosine phosphorylation we also discuss some of the recent progress on the role of tyrosine phosphorylation in plant signal transduction.     

Ca2+在植物细胞对逆境反应和适应中的调节作用

钙离子(Ca2+ )信号在植物的生长发育及其对环境的反应和适应中起着十分重要的作用。本文对Ca2+在植物细胞对低温、干旱和盐渍化逆境的反应和适应中的调节功能作一概述, 论述的主要问题包括: (1)Ca2+的亚细胞定位与分布, 细胞内Ca2+相对低水平的稳态平衡是Ca2+信号发生的基础; (2)Ca2+信号的优越性及其发生与传递; (3)Ca2+充当低温信号的传递者诱导抗寒锻炼和基因表达; (4)细胞内高水平Ca2+持久性调控越冬木本植物的生理休眠; (5)Ca2+对干旱、盐渍化及其渗透胁迫的调节作用; (6)Ca2+参与气孔开关运动的调节; (7)Ca2+参与逆境中细胞壁加厚和加固的调节。     

植物对干旱胁迫的分子反应

干旱胁迫是影响植物生长发育的主要因子,渗透保护剂的合成和积累,脱水伤害的修复,自由基清除酶和LEA蛋白基因表达的增量调节能增加植物的耐干旱性。植物在干旱条件下至少有4条信号转导途径,其中2条信号途径是依赖ABA的,另外2条途径是不依赖ABA的,在植物干旱胁迫的信号转导中,双组分的组氨酸激酶可能起渗透感受器的作用,Ca^2 和IP3可能是脱水信号的第2信使,转基因植物是一种评价编码蛋白功能的良好系统。