植物微丝骨架动态变化的调节

由球形肌动蛋白聚合而成的微丝骨架,又称肌动蛋白纤维,它在细胞运动、细胞形态建成以及物质运输等诸多生命活动中发挥重要作用。细胞内微丝的解聚和聚合动态特性是微丝骨架行使功能的重要基础,并受到如微丝结合蛋白、金属离子、小G蛋白等各种因素的严格控制。植物细胞微丝骨架的研究虽然晚于动物细胞,但也取得了飞速发展。本文对植物细胞内微丝骨架动态变化的作用机制及一些主要调节因子的最新研究进展做一介绍。     

微丝骨架的构成及其对花粉管极性生长的调控作用

微丝骨架是细胞骨架的重要组成部分,它由肌动蛋白和肌动蛋白结合蛋白组成,广泛存在于真核细胞中。近年来,大量研究表明植物花粉及花粉管中存在丰富的微丝骨架。目前,在微丝骨架作为信号转导途径的靶标参与对花粉管极性生长的调控、微丝骨架在花粉和花粉管中的分布及其在花粉管生长过程中与其他信号分子之间的相互作用等方面取得了一系列突破性进展。     

微丝骨架调控植物特有生理活动的研究进展

微丝骨架参与了真核生物诸多重要的生理活动。真核生物的肌动蛋白均演化自同一祖先基因,在生化特性和调控机制上存在一定的相似性。动物和植物各自特异的生理活动和器官组成,动物和植物细胞中微丝骨架的存在形式、微丝结合蛋白种类及微丝动态调控机制等方面存在一定的差异。该文基于植物特有的生命活动和生理过程,重点归纳和概述了植物微丝骨架在部分植物特异生理活动中的作用机理的研究进展。     

烟草丝束蛋白ABD2与微丝的体内体外相互作用

微丝骨架在细胞的生命活动中具有重要的功能,而其动态的解聚聚合特性是其实现功能的前提. 丝束蛋白（fimbrin/plastin）做为微丝结合蛋白质,是微丝骨架的重要调控因子之一,含有2个肌动蛋白结合结构域,目前对其结合微丝的机制并不清楚. 本文以烟草丝束蛋白的肌动蛋白结合结构域2(NtFAbd2) 为研究对象,通过原核细胞表达纯化NtFAbd2,利用体外沉淀法分析发现,NtFAbd2能够与微丝结合;利用激光共聚焦扫描显微镜分析发现,在烟草BY-2悬浮细胞内,NtAbd2-GFP与微丝共分布,这些结果为深入分析植物丝束蛋白的作用机制提供了新的数据.     

植物细胞中的前纤维蛋白

肌动蛋白组成的微丝骨架是真核细胞中的重要结构,在体内处于高度动态变化之中,受多种肌动蛋白结合蛋白（actin-binding proteins）的调节。前纤维蛋白（profilin）是一种单体肌动蛋白结合蛋白,存在于所有的真核细胞中,在植物细胞中也得到较多的研究。前纤维蛋白除可以结合单体肌动蛋白之外,还可以与磷脂酰肌醇及富含多聚脯氨酸的蛋白质等多种分子结合,在细胞信号转导中行使着重要的功能。本文结合本实验室的研究结果,概述了前纤维蛋白的最新研究进展。     

肌动蛋白解聚因子在动物生殖和胚胎发育中的作用

肌动蛋白解聚因子家族Cofilin/ADF(AC蛋白家族)属于肌动蛋白结合蛋白,是微丝骨架的一个重要调节者。AC蛋白家族能够截断微丝,促进肌动蛋白单体的解离和循环以及微丝解聚,调控微丝骨架的重建,进而影响与微丝骨架相关的一些生理功能如细胞增殖、迁移、凋亡及胚胎发育等。本文将着重介绍AC蛋白家族在动物生殖诸如精子发生、卵巢发育、卵子发生、卵裂,以及胚胎发育等过程中的调节与功能。     

烟草微丝结合蛋白Fimbrin-ABD1结构域的表达及纯化

微丝骨架在细胞生命活动中发挥着重要作用,微丝结合蛋白通过调控微丝骨架达到调节细胞生理过程的作用,Fimbrin是重要的微丝结合蛋白,目前对其调控机制还不清楚.以烟草Fimbrin基因为模板,首先通过PCR技术获得了其肌动蛋白结合域(actin-binding domain,ABD1)基因,随后构建了蛋白表达载体pET28a-Fimbrin-ABD1,经IPTG诱导获得了Fimbrin-ABD1包涵体,通过摸索包涵体复性的条件得到了有活性Fimbrin-ABD1结构域,并对其功能进行了初步研究,为进一步探讨其作用机制奠定了基础.     

植物肌动蛋白异型体研究进展

肌动蛋白在真核生物中广泛存在, 由肌动蛋白参与形成的动态微丝骨架系统是细胞生命活动的基础。在植物细胞中, 肌动蛋白由多基因家族编码, 从而产生了多种肌动蛋白异型体。本文综述了拟南芥肌动蛋白异型体的分类、体内分布与功能, 详细介绍了豌豆卷须肌动蛋白异型体的研究现状, 并讨论了该领域的研究方向。     

植物特有微丝结合蛋白研究进展

微丝骨架存在于所有真核生物,并且参与了诸多重要的细胞生物学过程和生理活动.微丝骨架在不同的细胞类型和生物学过程中呈现出各自特异的结构和动态变化模式,此过程由许多不同生化特性的微丝结合蛋白(ABPs)家族成员直接调控.不同真核生物的肌动蛋白(actin)都具有较高的同源性和相似的调控过程,但是由于动物和植物在某些特定的组织结构、生理特性等方面存在本质上的不同,进而导致动植物的微丝动态调控机制存在一定差异.ABPs和actin存在共进化的关系,由此许多动物和植物的ABPs也相应地产生了差异.例如,许多哺乳动物和酵母中保守的ABPs在植物基因组中不存在;一系列植物特有的ABPs被相继发现;部分哺乳动物中保守的ABPs成员或一些非ABPs在植物中也演化出了新的生化特性和微丝调控活性.本文概述了目前已发现的植物特有ABPs及其生化特性和生理学功能,归纳了植物中探究新ABPs的研究思路和方法,并对未来植物微丝骨架的研究方向和可能的研究热点进行了展望.     

植物肌动蛋白异型体研究进展

肌动蛋白在真核生物中广泛存在,由肌动蛋白参与形成的动态微丝骨架系统是细胞生命活动的基础。在植物细胞中,肌动蛋白由多基因家族编码,从而产生了多种肌动蛋白异型体。本文综述了拟南芥肌动蛋白异型体的分类、体内分布与功能,详细介绍了豌豆卷须肌动蛋白异型体的研究现状,并讨论了该领域的研究方向。     

肌动蛋白相关蛋白2/3复合体的结构、功能与调节

微丝参与了细胞形态维持及细胞运动等多种重要的细胞过程。微丝由肌动蛋白单体组装而成 ,肌动蛋白相关蛋白 2 / 3(Arp2 /Arp3,Arp2 / 3)复合体在微丝形成过程中起重要作用。Arp2 / 3复合体由 7个亚单位组成 ,在细胞内受到多种核化促进因子的调节 ,并与这些因子协同作用来调节肌动蛋白的核化。Arp2 / 3复合体结构、功能及调节的研究对于阐明微丝形成机制及细胞骨架与某些信号分子的关系有重要意义。     

保卫细胞中的微丝骨架

微丝骨架存在于多种植物的保卫细胞中,周质微丝骨架的排列和结构是动态的。越来越多的证据表明保卫细胞中的微丝骨架可作为信号调节物,对气孔的启闭运动起着重要的调控作用。本文综述了保卫细胞微丝骨架的标记方法、结构,以及其在气孔运动中的功能和作用机制的最新研究进展。     

保卫细胞中的微丝骨架

微丝骨架存在于多种植物的保卫细胞中,周质微丝骨架的排列和结构是动态的。越来越多的证据表明保卫细胞中的微丝骨架可作为信号调节物,对气孔的启闭运动起着重要的调控作用。本文综述了保卫细胞微丝骨架的标记方法、结构,以及其在气孔运动中的功能和作用机制的最新研究进展。     

植物肌动蛋白解聚因子ADF的研究进展

肌动蛋白解聚因子/丝切蛋白(actin depolymerizing factor,ADF/cofilin)是一种重要的肌动蛋白结合蛋白。在植物细胞中,ADF/cofilin通过与肌动蛋白相结合,在植物生长发育以及响应外界刺激方面起着重要的作用,以此对各种动态生命活动进行调控。该文对国内外近年来有关ADF/cofilin家族的序列结构特征及定位,与肌动蛋白的互作机制、促进细胞生长、抗生物和非生物逆境胁迫能力等的生物学功能,以及磷酸化作用、环境pH、PIP2对其功能影响的调控模式和作用机制进行了综述,为ADF/cofilin新的抗逆功能机制解析提供参考。     

Cofilin在疾病中的研究进展

Cofilin是一种肌动蛋白结合蛋白,属于肌动蛋白解聚因子家族成员,普遍存在于真核细胞。它与肌动蛋白微丝(F-actin)结合,调节F-actin的解聚和重构。Cofilin具有多种生物学功能,如参与肌动蛋白骨架重组、核转运、胞质分裂以及心血管生成等。在应激条件下,cofilin可通过相应作用通路进行调节,改变细胞的功能。Cofilin在多种疾病如肿瘤、神经系统性疾病、血管性疾病、感染性疾病等的发生与发展中都起到了非常重要的作用。     

凝溶胶蛋白的结构与功能

凝溶胶蛋白（gelsolin）是凝溶胶蛋白超家族的成员之一,是一种重要的肌动蛋白结合蛋白,其通过切断、封端肌动蛋白丝,或使肌动蛋白聚集成核等方式来控制肌动蛋白的结构.凝溶胶蛋白除了在重组肌动蛋白丝中发挥作用以外,还在细胞运动、控制细胞程序性死亡等细胞活动中发挥重要的作用.此外,肿瘤细胞中凝溶胶蛋白的表达量也发生变化.凝溶胶蛋白的变异还是某些遗传疾病的基础.最近的研究发现,凝溶胶蛋白可以作为转录辅激活蛋白,促进雄激素受体的转录活性.本文对凝溶胶蛋白的结构特点、参与调节细胞的功能和机制及其研究现状进行概述.     

植物微管和微丝骨架研究的进展

从以上叙述的资料中可以看出,近年来在植物微管蛋白的分离及其化学性质、微管的组织中心、微管的异质性、微丝的分布,以及微管和微丝骨架的功能及基因调节等方面的研究取得不少新的进展;特别是从植物中直接分离微管蛋白取得成功、以及微管蛋白异型、微管冷稳定性与植物抗寒性的关系及微丝分布广泛性等的发现,对植物细胞骨架的进一步研究具有重要意义。     

WASP与微丝骨架研究进展

细胞骨架是细胞内由蛋白质万分组成的网架状结构,在细胞多种生命活动中起重要作用威奥综合征蛋白（WASP）家族为近年来发现的参与细胞信号传递和微丝骨架运动的中介蛋白,在促进细胞信号传递与微丝骨架运动而诱使细胞变形,趋化,形成伪足状突起结构中起到至关重要的作用。本文主要综述WASP近年来的研究进展及在介导T细胞信号级联及微丝骨架运动中的作用。     

肌切蛋白的结构与功能多样性

肌切蛋白（scinderin）是一种重要的肌动蛋白结合蛋白,在哺乳动物和脊椎动物中广泛表达.肌切蛋白作为凝溶胶蛋白超家族的成员之一,通过肌动蛋白丝切割、肌动蛋白聚集等方式来控制肌动蛋白的结构.肌切蛋白生物活性具有多样性,除影响肌动蛋白丝重组外,肌切蛋白还参与细胞胞吐作用、调节细胞运动、细胞分化等细胞活动.此外,肌切蛋白在慢性炎症、凝血过程、免疫性疾病和肿瘤发生发展中也发挥了重要作用.本文对肌切蛋白的结构特点、参与调节细胞的功能和机制进行概述.     

微丝骨架和活性氧在调节气孔运动中的作用及机制

气孔运动调节植物的光合作用和蒸腾作用,对植物的生长发育和干旱等非生物胁迫的响应都起到重要的作用。保卫细胞能够通过感知胞内和胞外多种信号调节气孔开度,因此,保卫细胞已经成为植物细胞信号转导研究中广泛应用的细胞模型。该文对保卫细胞中微丝骨架和活性氧对气孔运动的调节作用、微丝骨架在调节细胞壁与质膜间联系中的作用进行了综述,最后分析了微丝骨架通过ROS(reactive oxygen species)调节保卫细胞壁–质膜联系参与气孔运动调控的可能机制。