植物中钙依赖蛋白激酶（CDPKs）的结构与功能

在植物细胞中,钙离子作为第二信使,通过钙依赖蛋白激酶（CDPKs)发挥功能是其传递信号的主要途径之一。CDPKs广泛存在于植物体中,是目前植物体内研究最深入的蛋白激酶,在简要阐述CDPKs于植物体内的分布定位的基础上,介绍了CDPKs的结构特点,生化性质及其在植物细胞生理功能中的作用,并就该领域的研究前景作了展望。     

钙依赖蛋白激酶(CDPKs)在植物钙信号转导中的作用

CDPKs在植物钙信号转导中起重要作用。本文介绍了植物钙信号转导及CDPKs的结构与生化性质,在此基础上,重点总结了CDPKs在植物钙信号转导中的潜在调节作用,包括基因表达、代谢、离子和水分的跨膜运输、细胞骨架的动态变化、气孔运动和生长发育等,并提出了在CDPKs研究中已达成的共识和需要解决的问题。     

钙依赖蛋白激酶（CDPKs）在植物钙信号转导中的作用

CDPKs在植物钙信号转导中起重要作用。本文介绍了植物钙信号转导及CDPKs的结构与生化性质,在此基础上,重点总结了CDPKs在植物钙信号转导中的潜在调节作用,包括基因表达、代谢、离子和水分的跨膜运输、细胞骨架的动态变化、气孔运动和生长发育等,并提出了在CDPKs研究中已达成的共识和需要解决的问题。     

钙依赖的蛋白激酶与植物抗逆性

植物钙依赖的蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinases,CDPKs)是细胞Ca2 信号的受体,同时具有Ca2 受体蛋白和Ser/Thr蛋白激酶的功能。许多植物CDPKs基因受环境胁迫刺激发生表达水平的改变,这些基因在植物逆境胁迫的Ca2 信号转导中起着十分重要的作用,为植物CDPKs抗逆功能的研究和植物的抗逆遗传改良提供了理论基础和基因资源。     

三种隐孢子虫钙依赖蛋白激酶的生物信息学分析

对三种隐孢子虫(C.parvum Iowa II、C.hominis TU502和C.muris RN66)钙依赖蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinases,CDPKs)进行生物信息学分析,探索该蛋白的结构并预测其功能,为其基因功能的研究提供一定的理论基础。通过隐孢子虫基因组数据库收集数据,获得三种隐孢子虫CDPKs蛋白的序列信息,通过生物信息学软件进行分析,预测该蛋白的理化性质、翻译后修饰位点、功能域、亚细胞定位、二级结构、亲/疏水性、抗原表位等。隐孢子虫CDPKs的蛋白性质不稳定,理论分子量从59.76 k Da到76.63 k Da,p I值为5.33~6.09,CDPKs不具有跨膜区和信号肽,不是跨膜分泌性蛋白,都具有蛋白激酶C磷酸化位点、酪氨酸激酶Ⅱ磷酸化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点、c AMP和c GMP依赖蛋白激酶磷酸化位点、N-端糖基化位点、N-端肉豆蔻酰化位点和EF-hand钙结合域,二级结构主要以α螺旋和无规卷曲为主;CDPKs主要存在虫体细胞内,均有20多个潜在的抗原表位。在隐孢子虫中,CDPKs蛋白不仅可单独发挥作用,而且还能通过相互结合发挥其生物学效应;同时,CDPKs有望成为候选疫苗及潜在药物靶点。     

甘蓝型油菜钙依赖蛋白激酶6(BnaCPK6)的定位与互作蛋白分析

为了探究甘蓝型油菜中钙依赖蛋白激酶(calcium dependent protein kinase, CPK)在植物对逆境响应中的作用和机制,同时为油菜品质的升级改良发掘新的基因资源,开展了对于BnaCPK6研究的分子生物学试验。首先,通过在本氏烟草中瞬时表达BnaCPK6与GFP融合蛋白来检测它的亚细胞定位情况;其次,利用双分子荧光互补(Bimolecular fluorescence complementation)试验来检测BnaCPK6与ABA信号通路中转录因子BanABF1/3/4、BnaABI5、BnaAREB3的相互作用情况。结果显示BnaCPK6具有典型的钙依赖蛋白激酶特征,N端具有潜在的棕榈酰化和豆蔻酰化位点,并且与AtCPK6在进化上有着很高的同源性。亚细胞定位的结果发现BnaCPK6主要分布于细胞膜和细胞核中。同时,双分子荧光互补试验还发现BnaCPK6与调控ABA信号转导的关键转录因子BnaABF3/4、BnaABI5以及BnaAREB3之间存在相互作用。本研究为进一步研究BnaCPK6在ABA信号通路中的作用提供了依据。     

油菜钙依赖蛋白激酶BnCDPK1的克隆和表达分析

根据转录组测序获得的钙依赖蛋白激酶基因的EST序列设计特异引物,利用RT-PCR和RACE技术从油菜中克隆获得Bn CDPK1基因全长序列,NCBI登录号为KF740477,其c DNA和g DNA全长分别为2115 bp和2857 bp,含有11个内含子和12个外显子。生物信息学分析表明其开放阅读框为1581 bp,编码527个氨基酸,具有CDPKs家族典型的特征,含有1个激酶区域和4个钙离子手型结构域,与拟南芥At CDPK28同源性最高,属于第Ⅳ亚家族。Bn CDPK1在油菜的根、茎、叶、花、种子中均有表达,但表达丰度存在差异,叶片中表达量最高,其次为茎、根和种子,花中的表达量最低;在高抗和高感油菜品种中,菌核菌胁迫均能够诱导Bn CDPK1上调表达,但是高抗品种比高感品种反应更迅速,表达量更高。接种前、接种后12 h、接种后24 h,高抗品种的表达量相比高感品种分别提高1.4倍、4倍和3倍,推测其可能参与油菜的生长发育以及油菜对菌核菌侵染的应答和防御反应。     

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)生物学功能的结构基础

丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK)是生物体内重要的信号转导系统之一 ,能对广泛的细胞外刺激发生反应 .蛋白激酶的空间构象是其功能的重要决定因素 .对MAPK蛋白结构的研究表明 ,MAPK的结构与功能之间具有密切的关系 .尽管MAPK各亚族的结构非常相似 ,但也存在着一些差异 ,这些差异是不同亚族对不同的细胞外刺激产生特异性反应的结构基础 .某些关键性结构 ,例如Loop12 ,在MAPK对上游激酶的作用、下游底物的选择以及亚细胞定位中都具有重要作用 .进一步深入研究MAPK的空间结构 ,探讨MAPK的生物学功能与其空间构象之间的关系 ,对于开发新的MAPK通路抑制剂用于治疗某些严重疾病有着重要的临床意义     

植物抗逆相关蛋白激酶的结构与功能

植物在遭受外界逆境胁迫时,体内的信号传导系统能够感知、传递逆境胁迫信号,并引起各种生理生化反应以适应环境。植物蛋白激酶在信号感知、传导以及基因的表达调控中起重要的作用。蛋白激酶在信号传导过程的功能是磷酸化修饰目的蛋白,而磷酸化的实现需要蛋白质之间相互作用。本文从植物蛋白激酶的结构、分类、与激素信号传导之间的关系等方面进行了系统的阐述,对蛋白激酶介导的植物抗性与发育的最新研究进展进行了系统的总结,为解析蛋白激酶在植物生长发育中的抗逆机理提供依据。     

Unusual Membrane-Associated Protein Kinases in Higher Plants

Plant genomes encode a variety of protein kinases, and while some are functional homologues of animal and fungal kinases, others have a novel structure. This review focuses on three groups of unusual membrane-associated plant protein kinases: receptor-like protein kinases (RLKs), calcium-dependent protein kinases (CDPKs), and histidine protein kinases. Animal RLKs have a putative extracellular domain, a single transmembrane domain, and a protein kinase domain. In plants, all of the RLKs identified thus far have serine/threonine signature sequences, rather than the tyrosine-specific signature sequences common to animals. Recent genetic experiments reveal that some of these plant kinases function in development and pathogen resistance. The CDPKs of plants and protozoans are composed of a single polypeptide with a protein kinase domain fused to a C-terminal calmodulin-like domain containing four calcium-binding EF hands. No functional plant homologues of protein kinase C or Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase have been identified, and no animal or fungal CDPK homologues have been identified. Recently, histidine kinases have been shown to participate in signaling pathways in plants and fungi. ETR1, an Arabidopsis histidine kinase homologue with three transmembrane domains, functions as a receptor for the plant hormone ethylene. G-protein-coupled receptors, which often serve as hormone receptors in animal systems, have not yet been identified in plants. Received: 18 August 1997/Revised: 23 December 1997     

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。     

植物热激蛋白90的结构和功能

文章从结构和功能两个方面介绍植物热激蛋白90的研究进展。     

蛋白激酶与植物逆境信号传递途径

蛋白质的可逆磷酸化是细胞信号识别与转导的重要环节,蛋白激酶主要催化蛋白质的磷酸化作用,植物中已发现并分离了大量蛋白激酶及其基因,它们介导了植物激素和胞外环境信号等引起的多种生理生化反应。文章着重介绍分裂原激活蛋白激酶（MAPK）、钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶（CDPK）、受体蛋白激酶（RPK）、核糖体蛋白激酶和转录调控蛋白激酶等多种蛋白激酶在植物逆境信号识别与转导中的作用。     

植物逆境胁迫相关蛋白激酶的研究进展

干旱、高盐、高温和低温等非生物胁迫及各种病虫害等生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量.蛋白激酶主要通过激活不同的磷酸化途径介导外界环境信号的感知和传递,调控下游抗逆基因的转录表达,启动相应的生理生化等适应性反应来降低或消除危害.该文对近年来国内外有关与非生物胁迫和生物胁迫信号传导相关的受体蛋白激酶、促分裂原活化蛋白激酶、钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶、蔗糖不发酵相关蛋白激酶和其它胁迫相关的植物蛋白激酶的研究进展进行综述,探索蛋白激酶介导的不同磷酸化途径应对逆境胁迫的信号传递网络,为进一步了解植物逆境分子应答机制提供依据.     

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶的结构和功能

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶(calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase, CASK)属于膜相关鸟苷酸激酶（membrane associated guanylate kinase, MAGUK）家族.CASK具有多个不同蛋白质结合结构域，在细胞膜的特定区域，与其他蛋白质形成多种蛋白质复合体，参与组成细胞骨架.它通过衔接细胞外信号蛋白和细胞内骨架蛋白，协助功能蛋白质的转运和定位，以及细胞内的信号传递.此外CASK还可以进入细胞核影响基因转录调控，以及作用在神经突触膜上参与神经递质的释放.     

植物中的CDPK/SnRK蛋白激酶家族

在植物中至少存在五类蛋白激酶,这五类都属于CDPK/SnRK家族,它们的结构中含有EF手型结构或者与其相互作用的蛋白质中包含着EF手型结构。CDPK和CCaMKs在C-端都包含EF手型结构,在与钙离子结合后而被激活。SnRK3s结合蛋白包含着三个EF手型,其中一些被钙离子激活。植物两类其它的蛋白激酶家族成员-CaMK和CRK,与钙调素相结合。本文将阐述这些蛋白激酶结构、活性调节以及参与钙信号传递的潜能。