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。     

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。     

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。     

植物蛋白磷酸酶2C在非生物胁迫信号通路中的调控作用

植物在非生物胁迫下会产生一系列的形态、生理生化和分子水平上的适应性变化,尤其是非生物胁迫会引起植物体内的蛋白磷酸酶2C(PP2C)基因表达的改变,从而诱导植物合成相关的蛋白以适应胁迫。植物中有不同类型的PP2C亚群,各种PP2C亚群能够通过不同的信号途径参与胁迫应答,因此在植物响应非生物胁迫的过程中发挥重要作用。综述了植物PP2C在非生物胁迫信号通路中的作用机制。     

割手密2C型蛋白磷酸酶ScPP2C基因的克隆与表达分析

割手密由于具有抗病、抗虫、抗逆等潜在的有利基因,历来被用于甘蔗的抗性遗传改良。在割手密中克隆编码2C型蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2C, PP2C)的基因,并分析其在干旱胁迫下的差异表达。本研究利用RT-PCR方法从割手密叶片中克隆得到PP2C基因的CDS全长序列,利用生物信息学在线软件对PP2C蛋白的理化性质、蛋白结构进行预测分析,并采用实时荧光定量的方法分析该基因在不同干旱处理下的差异表达。结果显示从割手密中克隆到一个全长951 bp编码316个氨基酸的2C型蛋白磷酸酶基因,命名为ScPP2C,GenBank登录号为MG322120。荧光定量分析表明,随着干旱胁迫时间的延长,其表达量呈先上调后下调的表达模式,说明该基因是干旱胁迫诱导型基因。本研究通过挖掘甘蔗野生种割手密中的抗旱新基因ScPP2C,为甘蔗野生种质资源开发利用、转基因抗旱甘蔗新品种的选育提供了参考依据。     

中间锦鸡儿CiPP2C8-like基因的克隆及表达分析

蛋白磷酸酶PP2C作为调节因子直接或间接调控逆境胁迫信号途径和生长发育过程。本研究从已构建好的抑制性消减文库(SSH)中获得1条PP2C基因序列,对其进行了克隆。测序表明该基因c DNA长为999 bp,共编码333个氨基酸,推导该蛋白分子量为36.12 k D,等电点为6.71,是一种亲水蛋白。经氨基酸序列比对和进化树分析表明,该基因属于PP2C家族成员,并命名为Ci PP2C8-like。实时荧光定量PCR检测表明中间锦鸡儿Ci PP2C8-like基因表达受盐和脱水胁迫诱导。     

逆境下拟南芥ABA信号途径负调控因子的研究进展

ABA信号途径的主要负调控因子蛋白磷酸酶2C(protein phosphatase 2C,PP2C)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶(protein Ser/Thr phosphatases,PSP),为ABA信号传导途径下游的关键组分.拟南芥中PP2C主要包括ABI1、ABI2、HAB1、AHG3和PP2CA,它们通过改变ABA信号的强弱等调控植物的胁迫应答.该文主要对国内外有关PP2C家族的组成以及在逆境胁迫下负调控ABA信号途径中的调控机制和应答特征等方面的研究进展进行综述.     

蛋白磷酸酶2A的亚基功能

蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A,PP2A)是一种由催化亚基C、结构亚基A和多种功能特异的调节亚基B组成的全酶复合物,其在基因表达、细胞增殖分化和信号转导等方面有重要调控作用.各种不同亚基组成功能各异的PP2A全酶,调控不同的细胞功能.各亚基在PP2A功能调控中均起关键作用.本文重点介绍PP2A各个亚基在PP2A生物学功能实现中的作用.     

巴西橡胶树6个PP2C家族基因成员分子信息学与抗旱功能分析

PP2C是一类丝氨酸/苏氨酸残基蛋白磷酸酶,在高等植物ABA信号途径中起着重要的作用。为阐明巴西橡胶树中PP2C基因的结构与功能,本研究通过生物信息学方法,从橡胶树转录组数据库中鉴定并获得6个PP2C家族基因,均含有PP2CD、F1和F2亚族。通过qRT-PCR技术对6个PP2C家族基因进行了干旱处理下的差异表达分析,发现6个基因都不同程度上响应橡胶树干旱胁迫。本研究为探究PP2C基因在橡胶树抗干旱反应机制提供了理论依据。     

蛋白磷酸酶PP2A主要通过B’家族调节亚基介导Dishevelled2蛋白的去磷酸化

Dishevelled2(Dvl2)是Wnt信号通路中的关键蛋白因子且受到剧烈的磷酸化调控。蛋白磷酸酶2A(PP2A)是Dvl2的一种磷酸酶,参与Dvl2的去磷酸化调控。PP2A有多达16种调节亚基,决定着PP2A的底物特异性,但参与调节Dvl2去磷酸化的PP2A调节亚基尚未有全面研究。该文在一种细胞系中,通过siRNA逐一敲低PP2A调节亚基基因表达,分析了所有调节亚基在Dvl2磷酸化调控中的参与程度。结果显示,多种PP2A调节亚基参与Dvl2去磷酸化,其中B’家族全部成员均有参与,起到主要调控作用。细胞共定位和蛋白互作实验结果同样印证PP2A调节亚基B’家族成员参与Dvl2蛋白的磷酸化调控。该研究明确了对Dvl2蛋白去磷酸化起调控作用的PP2A调节亚基,有助于了解PP2A调节亚基的细胞生物学功能以及与底物的关系。