植物囊泡运输与抗病性

细胞内的囊泡运输是生命活动中一个极其复杂的动态生物学过程,参与各种植物发育过程和对环境的响应,包括植物组织细胞特异性和防御响应。该文从蛋白质分选、分泌蛋白的合成和囊泡运输的特异性对植物囊泡运输与植物的先天性免疫的关系进行了详细阐述。     

胞吐参与植物生物胁迫应答的研究进展

高等植物细胞内囊泡运输介导了膜结构之间的物质运输和信号转导,其中,胞吐调控了运输囊泡向质膜的转运,参与了植物细胞壁形成、细胞分泌和环境响应等多种生物学过程。胞吐可以通过重构及强化细胞壁阻止病原体定殖、分泌抗微生物因子抵御病原体的入侵以及调控植物激素载体蛋白和受体蛋白的极性运输等参与抗病应答。遗传学证据表明胞吐是调控植物生物胁迫响应的重要机制。该文综述胞吐参与植物生物胁迫应答分子机制的研究进展,以期为本领域研究提供参考。     

胞泌复合体在植物中的功能研究进展

囊泡运输是真核生物的一种重要的细胞学活动, 广泛参与多种生物学过程。该过程主要包括囊泡形成、转运、拴系及与目的膜融合4个环节。目前已知9种多蛋白亚基拴系复合体参与不同途径的胞内转运过程, 其中, 胞泌复合体(exocyst complex)介导了运输囊泡与质膜的拴系过程。对胞泌复合体调控机制的认识主要源于酵母(Saccharomyces cerevisiae)和动物细胞的研究。近年来, 植物胞泌复合体的研究也取得了较大进展, 初步结果显示复合体在功能方面具有一些植物特异的调控特点, 广泛参与植物生长发育和逆境响应。该文主要综述胞泌复合体在植物中的研究进展, 旨在为植物胞泌复合体功能研究提供参考。     

胞泌复合体在植物中的功能研究进展

囊泡运输是真核生物的一种重要的细胞学活动, 广泛参与多种生物学过程。该过程主要包括囊泡形成、转运、拴系及与目的膜融合4个环节。目前已知9种多蛋白亚基拴系复合体参与不同途径的胞内转运过程, 其中, 胞泌复合体(exocyst complex)介导了运输囊泡与质膜的拴系过程。对胞泌复合体调控机制的认识主要源于酵母(Saccharomyces cerevisiae)和动物细胞的研究。近年来, 植物胞泌复合体的研究也取得了较大进展, 初步结果显示复合体在功能方面具有一些植物特异的调控特点, 广泛参与植物生长发育和逆境响应。该文主要综述胞泌复合体在植物中的研究进展, 旨在为植物胞泌复合体功能研究提供参考。     

植物Qa-SNARE蛋白研究进展

高等植物细胞通过其特有的内膜系统和膜泡运输机制完成细胞内外的物质与信息交流。SNARE是膜泡运输过程中运输囊泡与靶膜之间融合的重要调节因子。根据氨基酸序列特性,SNARE分为Q-SNARE和R-SNARE两类。Q-SNARE又分为Qa-、Qb-和Qc-SNARE三类。其中,Qa-SNARE在SNARE复合体形成乃至整个膜融合过程中发挥着至关重要的作用。本文对Qa-SNARE在植物生长发育和响应环境变化的最新研究进展进行概述。     

拟南芥SNARE因子在膜泡运输中的功能

高等植物细胞含有复杂的内膜系统,通过其特有的膜泡运输机制来完成细胞内和细胞间的物质交流。膜泡运输主要包括运输囊泡的出芽、定向移动、拴留和膜融合4个过程。这4个过程受到许多因子的调控,如Coat、SM、Tether、SNARE和Rab蛋白等,其中SNARE因子在膜融合过程中发挥重要功能。SNARE因子是小分子跨膜蛋白,分为定位于运输囊泡上的v-SNARE和定位于靶位膜上的t-SNARE,两类SNARE结合形成SNARE复合体,促进膜融合的发生。SNARE蛋白在调控植物体生长发育以及对外界环境响应等生理过程中起重要作用。该文对模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）SNARE因子的最新细胞内定位和功能分析等研究进展进行了概述。     

拟南芥SNARE因子在膜泡运输中的功能

高等植物细胞含有复杂的内膜系统, 通过其特有的膜泡运输机制来完成细胞内和细胞间的物质交流。膜泡运输主要包括运输囊泡的出芽、定向移动、拴留和膜融合4个过程。这4个过程受到许多因子的调控, 如Coat、SM、Tether、SNARE和Rab蛋白等, 其中SNARE因子在膜融合过程中发挥重要功能。SNARE因子是小分子跨膜蛋白, 分为定位于运输囊泡上的v-SNARE和定位于靶位膜上的t-SNARE, 两类SNARE结合形成SNARE复合体, 促进膜融合的发生。SNARE蛋白在调控植物体生长发育以及对外界环境响应等生理过程中起重要作用。该文对模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)SNARE因子的最新细胞内定位和功能分析等研究进展进行了概述。     

生长素及其运输蛋白对植物铝胁迫的响应

铝对植物的毒害作用主要表现为抑制根尖生长,而根尖生长与生长素及其运输密切相关,铝可能影响了生长素及其代谢过程,但目前尚不清楚生长素及其运输蛋白如何参与植物应对铝胁迫响应。本文通过分析、总结前人研究,并结合自己的前期研究结果,初步阐述生长素或其运输蛋白对植物铝胁迫的响应,即铝影响生长素代谢的相关基因,干扰根尖生长素运输蛋白在细胞内分布及其囊泡运输,调控生长素的极性运榆,进而抑制根尖生长。另一方面,生长素或其运输蛋白又参与了植物应对铝胁迫过程,这主要体现在参与了植物铝毒信号传递、根系铝内置化过程和减缓铝诱导的氧化胁迫。最后,本文提出了生长素及其运输蛋白对植物铝胁迫响应的可能模型。     

细胞囊泡运输的发现者——鲁斯曼

细胞合成的分泌蛋白需运输到特定位置才可发挥重要的生物学功能,而此过程需要细胞囊泡介导完成。合成的蛋白首先进入细胞器,经过加工组装后通过出芽方式形成囊泡,然后运输到特定位置再和靶膜特异性融合而实现正确定位。囊泡运输生化机制是由鲁斯曼等科学家经过30多年研究得以阐明,拓展了对生命问题理解的同时还有望临床上得到广泛应用。     

植物胞吞和胞吐的耦合调控

真核细胞通过胞吞和胞吐作用将大分子和颗粒性物质运出或运送至质膜, 其中包括一些具有重要生物学功能的蛋白质。胞吞和胞吐途径之间的耦合对维持质膜的完整性以及调控质膜蛋白的丰度和活性至关重要。动物中, 突触小泡的胞吞和胞吐在时空上紧密耦合已被证明是持续神经传递的必要条件。近年来, 随着对植物囊泡运输的深入研究, 越来越多的证据表明, 植物细胞的胞吞和胞吐间同样存在耦合调控, 且在植物生长发育和对外界环境的响应中扮演重要角色。该文综述了植物协同调控胞吞和胞吐的生理学意义, 并结合网格蛋白介导囊泡运输的最新研究进展探讨了其可能的耦合机制。     

植物SNARE蛋白的结构与功能

在真核生物细胞囊泡运输过程中的膜融合主要是由SNARE蛋白介导的,SNARE蛋白的结构高度保守.研究发现,植物中的SNARE蛋白促进植物细胞板形成,能与离子通道蛋白相互作用,有利于植物的正常生长发育,能提高植物的抗病性及参与植物的向重力性作用.应用基因组学和蛋白质组学技术结合细胞学水平上的分析方法有助于深入揭示植物SNARE蛋白家族成员的功能,明确SNARE蛋白在信号转导途径中的作用,阐明动植物免疫系统的区别和联系.     

植物生长素极性运输调控机理的研究进展

生长素极性运输特异地调控植物器官发生、发育和向性反应等生理过程。本文综述和分析了生长素极性运输的调控机制。分子遗传和生理学研究证明极性运输这一过程是由生长素输入载体和输出载体活性控制的。小G蛋白ARF附属蛋白GEF和GAP分别调控输出载体（PINI）和输入载体（AUX1）的定位和活性。并影响高尔基体等介导的细胞囊泡运输系统,小G蛋白ROP也参与输出载体PIN2活性的调节。本文基于作者的研究工作提出小G蛋白在调控生长素极性运输中的可能作用模式。     

参与植物膜泡运输的蛋白质家族及功能研究进展

真核细胞的内吞和分泌途径中蛋白质和脂类的运输主要由膜泡运输介导。参与膜泡运输的蛋白质家族包括SNARE蛋白家族、RAB蛋白家族、被膜蛋白复合体、Sec1蛋白家族、Arf蛋白家族。这些蛋白质家族在进化中高度保守,并且在植物中已经鉴定了许多哺乳动物和酵母蛋白的同源物。近年来一些研究发现这些蛋白质不仅仅调节植物细胞的膜泡运输,还影响植物的许多生理活动和功能,例如向重性生长、胞质分裂、激素极性运输、气孔运动以及抗病性等。现主要阐述迄今在植物中研究这五类蛋白质家族功能的最新进展。     

Rab proteins in gastric parietal cells: evidence for the membrane recycling hypothesis.

The gastric parietal cell secretes large quantities of HCl into the lumen of the gastric gland in response to secretagogues such as histamine. In the membrane recycling hypothesis, this secretory activity requires the trafficking of the gastric H+/K(+)-ATPase to the cell surface from intracellular tubulovesicles. The Rab subclass of small GTP-binding proteins is thought to confer specificity to vesicle transport throughout the secretory pathway, and previous investigations established that Rab11 is highly expressed in gastric parietal cells. Recent discoveries in intra-Golgi transport and neuronal synaptic vesicle fusion have fortuitously converged on an evolutionarily conserved protein complex involved in vesicle docking and fusion. Recent results indicate that Rab11 is involved in the apical targeting of vesicles in parietal cells and other epithelial cells throughout the gastrointestinal tract. In support of the membrane recycling hypothesis, Rab co-segregates with H+/K(+)-ATPase in parietal cells. The presence of Rab11 on tubulovesicles supports a role for this Rab protein in recycling vesicle trafficking.     

花生发育果实小泡运输类型与黄曲霉抗性和发育有关

小泡运输介导的先天免疫在植物防卫中起重要作用。采用定量PCR和生物信息学的方法,该研究揭示两种不同的小泡运输类型分别在花生黄曲霉抗性品种C20R和敏感品种TFR发育的种子中起主要作用。VAMP726和RMR是黄曲霉抗性品种C20R中主要的小泡运输组分,VSRs VTI1a,b是黄曲霉敏感品种TFR中主要的小泡运输组分。在果实发育过程中,这些小泡运输组分的转录动态在整体转录组水平分别与相应的花生黄曲霉抗性品种C20R和敏感品种TFR差异表达的一系列基因表达趋势一致。因此,我们认为两类不同组合的小泡运输分别在黄曲霉抗性品种C20R和敏感品种TFR果实发育中起着主要运输作用,与发育中转录组水平基因表达的差异一致。这种差异早在蛋白质合成结束和运输起始阶段就已经显示,导致果实代谢和发育方向的差异,造就黄曲霉抗性的不同。     

Complex regulation of Arabidopsis AGR1/PIN2-mediated root gravitropic response and basipetal auxin transport by cantharidin-sensitive protein phosphatases

Polar auxin transport, mediated by two distinct plasma membrane-localized auxin influx and efflux carrier proteins/complexes, plays an important role in many plant growth and developmental processes including tropic responses to gravity and light, development of lateral roots and patterning in embryogenesis. We have previously shown that the Arabidopsis AGRAVITROPIC 1/PIN2 gene encodes an auxin efflux component regulating root gravitropism and basipetal auxin transport. However, the regulatory mechanism underlying the function of AGR1/PIN2 is largely unknown. Recently, protein phosphorylation and dephosphorylation mediated by protein kinases and phosphatases, respectively, have been implicated in regulating polar auxin transport and root gravitropism. Here, we examined the effects of chemical inhibitors of protein phosphatases on root gravitropism and basipetal auxin transport, as well as the expression pattern of AGR1/PIN2 gene and the localization of AGR1/PIN2 protein. We also examined the effects of inhibitors of vesicle trafficking and protein kinases. Our data suggest that protein phosphatases, sensitive to cantharidin and okadaic acid, are likely involved in regulating AGR1/PIN2-mediated root basipetal auxin transport and gravitropism, as well as auxin response in the root central elongation zone (CEZ). BFA-sensitive vesicle trafficking may be required for the cycling of AGR1/PIN2 between plasma membrane and the BFA compartment, but not for the AGR1/PIN2-mediated root basipetal auxin transport and auxin response in CEZ cells.     

植物生长素极性运输调控机理的研究进展

生长素极性运输特异地调控植物器官发生、发育和向性反应等生理过程。本文综述和分析了生长素极性运输的调控机制。分子遗传和生理学研究证明极性运输这一过程是由生长素输入载体和输出载体活性控制的。小G蛋白ARF附属蛋白GEF和GAP分别调控输出载体(PIN1)和输入载体(AUX1)的定位和活性, 并影响高尔基体等介导的细胞囊泡运输系统, 小G蛋白ROP也参与输出载体PIN2活性的调节。本 文基于作者的研究工作提出小G蛋白在调控生长素极性运输中的可能作用模式。     

Longin-like folds identified in CHiPS and DUF254 proteins: vesicle trafficking complexes conserved in eukaryotic evolution

Eukaryotic protein trafficking pathways require specific transfer of cargo vesicles to different target organelles. A number of vesicle trafficking and membrane fusion components participate in this process, including various tethering factor complexes that interact with small GTPases prior to SNARE-mediated vesicle fusion. In Saccharomyces cerevisiae a protein complex of Mon1 and Ccz1 functions with the small GTPase Ypt7 to mediate vesicle trafficking to the vacuole. Mon1 belongs to DUF254 found in a diverse range of eukaryotic genomes, while Ccz1 includes a CHiPS domain that is also present in a known human protein trafficking disorder gene (HPS-4). The present work identifies the CHiPS domain and a sequence region from another trafficking disorder gene (HPS-1) as homologs of an N-terminal domain from DUF254. This link establishes the evolutionary conservation of a protein complex (HPS-1/HPS-4) that functions similarly to Mon1/Ccz1 in vesicle trafficking to lysosome-related organelles of diverse eukaryotic species. Furthermore, the newly identified DUF254 domain is a distant homolog of the mu-adaptin longin domain found in clathrin adapter protein (AP) complexes of known structure that function to localize cargo protein to specific organelles. In support of this fold assignment, known longin domains such as the AP complex sigma-adaptin, the synaptobrevin N-terminal domains sec22 and Ykt6, and the srx domain of the signal recognition particle receptor also regulate vesicle trafficking pathways by mediating SNARE fusion, recognizing specialized compartments, and interacting with small GTPases that resemble Ypt7.     

Trafficking of phosphatidylinositol 3-phosphate from the trans-Golgi network to the lumen of the central vacuole in plant cells

Very limited information is available on the role of phosphatidylinositol 3-phosphate (PI[3]P) in vesicle trafficking in plant cells. To investigate the role of PI(3)P during the vesicle trafficking in plant cells, we exploited the PI(3)P-specific binding property of the endosome binding domain (EBD) (amino acids 1257 to 1411) of human early endosome antigen 1, which is involved in endosome fusion. When expressed transiently in Arabidopsis protoplasts, a green fluorescent protein (GFP):EBD fusion protein exhibited PI(3)P-dependent localization to various compartments--such as the trans-Golgi network, the prevacuolar compartment, the tonoplasts, and the vesicles in the vacuolar lumen--that varied with time. The internalized GFP:EBD eventually disappeared from the lumen. Deletion experiments revealed that the PI(3)P-dependent localization required the Rab5 binding motif in addition to the zinc finger motif. Overexpression of GFP:EBD inhibited vacuolar trafficking of sporamin but not trafficking of H(+)-ATPase to the plasma membrane. On the basis of these results, we propose that the trafficking of GFP:EBD reflects that of PI(3)P and that PI(3)P synthesized at the trans-Golgi network is transported to the vacuole through the prevacuolar compartment for degradation in plant cells.     

植物SNARE 蛋白的结构与功能

在真核生物细胞囊泡运输过程中的膜融合主要是由SNARE蛋白介导的, SNARE蛋白的结构高度保守。研究发现, 植物中的SNARE蛋白促进植物细胞板形成, 能与离子通道蛋白相互作用, 有利于植物的正常生长发育, 能提高植物的抗病性及参与植物的向重力性作用。应用基因组学和蛋白质组学技术结合细胞学水平上的分析方法有助于深入揭示植物SNARE蛋白家族成员的功能, 明确SNARE蛋白在信号转导途径中的作用, 阐明动植物免疫系统的区别和联系。