植物过氧化物酶体在活性氧信号网络中的作用

过氧化物酶体是高度动态、代谢活跃的细胞器,主要参与脂肪酸等脂质的代谢及产生和清除不同的活性氧(reactive oxygen species, ROS)。ROS是细胞有氧代谢的副产物。当胁迫长期作用于植物,过量的ROS会引起氧胁迫,损害细胞结构和功能的完整性,导致细胞代谢减缓,活性降低,甚至死亡;但低浓度的ROS则作为分子信号,感应细胞ROS/氧化还原变化,从而触发由环境因素导致的过氧化物酶体动力学以及依赖ROS信号网络改变而产生快速、特异性的应答。ROS也可以通过直接或间接调节细胞生长来控制植物的发育,是植物发育的重要调节剂。此外,过氧化物酶体的动态平衡由ROS、过氧化物酶体蛋白酶及自噬过程调节,对于维持细胞的氧化还原平衡至关重要。本文就过氧化物酶体中ROS的产生和抗氧化剂的调控机制进行综述,以期为过氧化物酶体如何感知环境变化,以及在细胞应答中,ROS作为重要信号分子的研究提供参考。     

植物过氧化物酶体在活性氧信号网络中的作用北大核心CSCD

过氧化物酶体是高度动态、代谢活跃的细胞器,主要参与脂肪酸等脂质的代谢及产生和清除不同的活性氧(reactive oxygen species,ROS)。ROS是细胞有氧代谢的副产物。当胁迫长期作用于植物,过量的ROS会引起氧胁迫,损害细胞结构和功能的完整性,导致细胞代谢减缓,活性降低,甚至死亡;但低浓度的ROS则作为分子信号,感应细胞ROS/氧化还原变化,从而触发由环境因素导致的过氧化物酶体动力学以及依赖ROS信号网络改变而产生快速、特异性的应答。ROS也可以通过直接或间接调节细胞生长来控制植物的发育,是植物发育的重要调节剂。此外,过氧化物酶体的动态平衡由ROS、过氧化物酶体蛋白酶及自噬过程调节,对于维持细胞的氧化还原平衡至关重要。本文就过氧化物酶体中ROS的产生和抗氧化剂的调控机制进行综述,以期为过氧化物酶体如何感知环境变化,以及在细胞应答中,ROS作为重要信号分子的研究提供参考。     

气孔运动中的活性氧信号

大量研究证明活性氧(ROS)在气孔运动中起信号分子的作用。保卫细胞中ROS的产生依赖于特定的酶,其中NADPH氧化酶组分RBOH已得到深入研究,并已证实其参与生物与非生物胁迫反应。植物激素包括脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、乙烯、生长素及细胞分裂素等,它们均通过ROS的介导来调控气孔运动。生物胁迫(如毒性细菌和真菌)也会调控气孔运动。ROS参与这些调控过程。保卫细胞中存在多层次对ROS产生及其作用的调节,抗氧化活性物质和ROS敏感蛋白(如蛋白激酶和磷酸酶)均可传递ROS信号并调节气孔运动。ROS对离子通道调节的证据也越来越多。保卫细胞由于可通过ROS整合复杂的信号途径,已成为研究植物ROS信号转导过程的良好模式系统。     

气孔运动中的活性氧信号

大量研究证明活性氧(ROS)在气孔运动中起信号分子的作用。保卫细胞中ROS的产生依赖于特定的酶, 其中NADPH氧化酶组分RBOH已得到深入研究, 并已证实其参与生物与非生物胁迫反应。植物激素包括脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、乙烯、生长素及细胞分裂素等, 它们均通过ROS的介导来调控气孔运动。生物胁迫(如毒性细菌和真菌)也会调控气孔运动。ROS参与这些调控过程。保卫细胞中存在多层次对ROS产生及其作用的调节, 抗氧化活性物质和ROS敏感蛋白(如蛋白激酶和磷酸酶)均可传递ROS信号并调节气孔运动。ROS对离子通道调节的证据也越来越多。保卫细胞由于可通过ROS整合复杂的信号途径, 已成为研究植物ROS信号转导过程的良好模式系统。     

植物中参与活性氧调控的基因网络

植物体内活性氧（reactive oxygen species,ROS）是氧化还原反应的必然副产物,具极高的活性和毒性,从而对细胞产生毒害。同时,活性氧作为信号分子对很多生理过程诸如植物生长发育、细胞程序化死亡及生物和非生物胁迫应答起调控作用。植物中ROS双重作用的协调机制目前尚不明确,确定的是细胞中ROS维持于稳定水平需要精细的调节。拟南芥中至少包括152个基因组成的网络参与ROS的调控,该网络具高度的灵活性和互补性。本文综述了ROS网络中鉴定的一些关键基因及细胞学定位和协同作用,ROS信号转导,尤其是叶绿体中ROS信号的调控。     

植物中的活性氧研究概述

活性氧作为有氧代谢的副产物不断在植物体内产生。在正常的生长环境条件下,植物将产生活性氧(reaction oxygen species, ROS)作为信号代谢分子以调控不同的代谢反应,例如病毒防御、细胞程序性死亡和气孔开闭等;当氧化胁迫发生时,胞内活性氧稳态受到严重破坏,影响作物的生长发育,从而降低作物产量及品质。为了降低因过量活性氧对植物体所造成的伤害,植物体内进化出了两种活性氧清除系统:酶清除系统和非酶清除系统。本文就此对植物在生长发育过程中ROS的产生、利弊、清除机制以及在作物改良上应用的可能性进行了系统的讨论。     

逆境胁迫下植物体内活性氧代谢及调控机理研究进展

活性氧(reactive oxygen species, ROS)在植物生长发育中扮演着十分重要的角色。适当浓度的ROS是植物所必需的,而在逆境胁迫下ROS会大量积累,从而抑制植物的生长发育甚至杀死植物。为了维持体内ROS的动态平衡,植物进化出了一系列的ROS产生及清除机制。本文对近年来植物在逆境下的ROS产生、清除及其调节机制的研究进展予以综述,重点介绍转录及翻译后水平的ROS清除及其调节机制,并对植物ROS代谢及调控机理的研究提出了进一步展望。     

硫化氢调节植物氧化应激响应的作用机制

氧化应激是一种氧化还原失衡的状态，易引起生物体组织细胞发生氧化损伤。通过激活抗氧化系统调节氧化还原平衡是生物体内普遍存在的氧化应激响应机制。硫化氢(hydrogen sulfide, H₂S)是生物体内重要的信号分子，它能通过多种途径调节机体生理反应和胁迫响应。本文综述了植物中H₂S的产生途径，H₂S常见供体的特性，H₂S、活性氧(reactive oxygen species, ROS)和活性氮(reactive nitrogen species, RNS)在调节植物氧化应激响应中的研究进展；重点讨论了H₂S调节植物氧化应激响应的方式，及其与ROS和RNS在植物氧化还原平衡调节中的相互作用调控，为理解植物氧化应激响应过程中信号分子的作用机制提供参考。     

活性氧调控植物生长发育的研究进展

活性氧(ROS)是植物有氧代谢过程中的副产物, 它在植物的许多生命过程中均具有有害和有利的双重功能。ROS对细胞的氧化损伤作用和信号转导诱导植物防卫反应已有详尽的研究。近年来, 越来越多的关于ROS调控植物生长发育的证据开始引起了人们的广泛关注。细胞的生长是植物发育的重要部分, ROS通过直接或间接调节细胞的生长来控制植物的发育, 成为植物发育的重要调节剂。该文综述了羟自由基(.OH)及其前体超氧阴离子自由基(O2^–. )和过氧化氢(H₂O₂)调控植物生长发育的研究进展, 包括ROS调控植物不同器官生长的证据和机理、ROS产生的途径及其检测方法, 同时对今后的研究进行了展望。     

活性氧对NF-κB活性及JNK信号通路的调节

活性氧（ROS）是生物体有氧代谢过程中产生的一类活性含氧化合物的总称,机体细胞可通过多种途径维持ROS产生与降解的动态平衡。研究表明,活性氧可作为第二信使调节与细胞增殖、分化、凋亡相关的信号转导通路。c-JunN端激酶（JNK）通路可以介导氧化应激、细胞因子、紫外照射等引起的细胞凋亡。另外,κ基因结合核因子（NF-κB）是氧化应激调节的靶因子之一,同样也能诱导促进细胞内的氧化应激反应,还可通过活性氧蓄积抑制JNK的激活。简要综述活性氧对NF-κB和JNK信号通路的调节。     

植物线粒体、活性氧与信号转导

活性氧(ROS)的产生是需氧代谢不可避免的结果。在植物细胞中,线粒体电子传递链(ETC)的复合物Ⅰ和Ⅱ是ROS产生的主要的部位。交替氧化酶和可能的内源鱼藤酮不敏感的NADH脱氢酶通过保持ETc的相对氧化状态限制线粒体产生ROS。线粒体基质中的抗氧化酶系统与小分子量的抗氧化剂一道起ROS的解毒作用。ROS除了引起细胞的伤害外,在植物中还能够作为一种普遍存在的信号分子起作用。在低浓度时,ROS能诱导防御基因的表达和引起适应反应;在高浓度时,引起细胞死亡。一氧化氮是植物合成和释放的一种气体,也可作为信号分子调节植物的生长和发育。     

细菌产生的活性氧及其功能

活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)是需氧生物有氧代谢和专一酶类产生的含氧的、化学活性极强的一类小分子物质。按照其产生机理可分为两大产生途径,其一是呼吸作用中发生的单电子转移产生的ROS,通常认为此途径产生过量的ROS对生物大分子具有极强的氧化损伤,与多种疾病密切相关;其二是由专一酶类产生的少量ROS,一般认为此途径产生的ROS具有杀灭入侵的外来微生物的作用,但近年来大量研究表明,此途径产生的ROS可行使信号分子和基因开关等多种生理功能。同时,生物体自身的抗氧化系统也可直接调控ROS的水平。本文综合分析近年来对细菌中的ROS的研究成果,并对目前存在的问题和未来的发展进行评述。     

植物干旱胁迫信号转导及其调控机制研究进展

干旱是严重限制作物生长及产量的环境因子之一。经过长期的进化,植物形成了一套响应干旱胁迫的信号转导机制,包括对干旱胁迫信号的感知,第二信使的产生,信号转导和信号网络的形成。信号转导的结果是导致相关基因的表达和蛋白的合成,进而引起植物体渗透调节及抗氧化系统的改变,最终使植物适应干旱逆境或增强植物抗旱能力。干旱胁迫通常会促进ROS的积累及其他次级信号分子的产生。MAPK级联途径是真核生物信号转导最为保守的途径,在植物的生长发育及各种胁迫信号的传导中均起着较重要的作用。综述干旱胁迫信号及ROS→MAPK和ROS→Ca2+介导的信号途径,以及信号转导途径的调控机制。     

叶绿体光合代谢中活性氧的产生与清除

有氧代谢不可避免产生活性氧(ROS),叶绿体的PSI和PSII反应中心均是ROS产生的主要位点。叶绿体产生的ROS主要有超氧阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)、羟自由基(.OH)和单线氧(1O2),其中在PSI产生的O2-将进一步产生H2O2和.OH,而1O2产生在PSII。正常生理代谢条件下,叶绿体内抗氧化系统和光能吸收利用的调节保持活性氧产生和消灭的平衡,不会影响植物的正常生理功能。     

植物细胞一氧化氮信号转导研究进展

一氧化氮（nitric oxide,NO）作为重要的信号分子,调控植物的种子萌发、根形态建成和花器官发生等许多生长发育过程,并参与气孔运动的调节以及植物对多种非生物胁迫和病原体侵染的应答过程。已经知道,精氨酸依赖的NOS途径和亚硝酸盐依赖的NR途径是植物细胞NO产生的主要酶促合成途径。NO及其衍生物能够直接修饰底物蛋白的金属基团、半胱氨酸和酪氨酸残基,通过金属亚硝基化、巯基亚硝基化和Tyr．硝基化等化学修饰方式,调节靶蛋白的活性,并影响cGMP和Ca2＋信使系统等下游信号途径,调控相应的生理过程。最新的一些研究结果也显示,MAPK级联系统与NO信号转导途径之间存在复杂的交叉调控。此外,作为活跃的小分子信号,NO和活性氧相互依赖并相互影响,共同介导了植物的胁迫应答和激素响应过程。文章综述了植物NO信号转导研究领域中一些新的研究进展,对NO与活性氧信号途径间的交叉作用等也作了简要介绍。     

活性氧诱发的植物亚细胞间通讯

在正常发育和应激条件下,活性氧(reactive oxygen species,ROS)均会在植物细胞的不同细胞器中产生,如线粒体呼吸作用和叶绿体光合作用都是ROS的重要来源.ROS虽然对细胞存在潜在的毒害,但是适量的ROS可以作为信号分子激活信号传导通路引起细胞器内多种生理反应,从而协调亚细胞器的代谢功能及相互作用....     

活性氧在植物非生物胁迫响应中功能的研究进展

活性氧(ROS)是植物在响应非生物胁迫过程中不可或缺的组成部分。适量的ROS可通过参与信号转导途径调节植物响应多种胁迫,而过量的ROS致使植物处于氧化应激状态。植物中每个亚细胞室都含有一套独立的ROS产生和清除途径,各自的ROS稳态水平及氧化还原状态也在不断发生变化,表现出各自独特的ROS特征。本文综述了近年来有关ROS在植物非生物胁迫响应过程中功能的研究进展及其在介导快速系统信号转导中的作用,为深入研究ROS在植物非生物胁迫响应中的功能提供参考。     

保卫细胞中ABA信号调控机制研究进展

脱落酸(ABA)具有调节植物快速响应逆境的重要功能。植物细胞中ABA核心信号通路由ABA受体PYR1/PYLs/RCARs、A类碱性蛋白磷酸酶PP2Cs和Snf1相关蛋白激酶SnRK2s组成。活性氧(ROS)和Ca²⁺是保卫细胞中的重要第二信使,调控ABA诱导的气孔关闭。该文对保卫细胞中核心ABA信号蛋白的调控以及ROS和Ca²⁺介导的ABA信号转导等最新研究成果进行综述,旨在阐明保卫细胞中ABA信号调控机制。     

植物细胞一氧化氮信号转导研究进展

一氧化氮(nitric oxide, NO)作为重要的信号分子, 调控植物的种子萌发、根形态建成和花器官发生等许多生长发育过程, 并参与气孔运动的调节以及植物对多种非生物胁迫和病原体侵染的应答过程。已经知道, 精氨酸依赖的NOS途径和亚硝酸盐依赖的NR途径是植物细胞NO产生的主要酶促合成途径。NO及其衍生物能够直接修饰底物蛋白的金属基团、半胱氨酸和酪氨酸残基, 通过金属亚硝基化、巯基亚硝基化和Tyr-硝基化等化学修饰方式, 调节靶蛋白的活性, 并影响cGMP和Ca²⁺信使系统等下游信号途径, 调控相应的生理过程。最新的一些研究结果也显示, MAPK级联系统与NO信号转导途径之间存在复杂的交叉调控。此外, 作为活跃的小分子信号, NO和活性氧相互依赖并相互影响, 共同介导了植物的胁迫应答和激素响应过程。文章综述了植物NO信号转导研究领域中一些新的研究进展, 对NO与活性氧信号途径间的交叉作用等也作了简要介绍。     

p53参与代谢调控的研究进展

p53作为肿瘤抑制因子,其不仅参与遗传毒性应激调节,而且在代谢平衡调控中也发挥重要作用。当机体或细胞处于不同生理逆境时,活化的p53通过参与糖代谢、脂肪酸代谢、ROS水平等相关调节信号通路影响各种代谢途径,进而通过诱导细胞周期阻滞、修复、衰老或凋亡的发生,最终调控机体或细胞产生代谢应激。总结了近年来p53途径的相关报道,对p53与癌症、代谢综合证的关系进行了阐述,以期为进一步理解p53参与的代谢调控提供参考。