植物SUMO化修饰及其生物学功能

SUMO化修饰是细胞内蛋白质功能调节的重要方式之一。植物中的SUMO化修饰途径由SUMO分子和SUMO化酶系组成。SUMO化修饰是一个可逆的动态过程。SUMO前体蛋白在SUMO特异性蛋白酶的作用下成熟, 随后通过SUMO活化酶、SUMO结合酶和SUMO连接酶将靶蛋白SUMO化, 最后SUMO特异性蛋白酶将SUMO与靶蛋白分离, 重新进入SUMO化循环。初步研究表明, 植物SUMO化修饰参与植物花期调控、激素信号转导、抗病防御以及逆境应答等生理过程。     

植物SUMO化修饰研究进展

SUMO化修饰是一种高度保守的蛋白质翻译后修饰。在SUMO化酶系统的协同作用下,成熟的SUMO分子以异肽键的方式结合到靶蛋白上,调控靶蛋白稳定性、活性、定位等。同时,发生SUMO化修饰的蛋白在SUMO特异蛋白酶的作用下发生去SUMO化反应,使SUMO重新进入循环过程。已知SUMO化修饰参与了植物胁迫响应、生长发育、开花等重要生理过程的调控。本文主要介绍了植物SUMO化修饰途径及其调控的生物学过程,并讨论蛋白组学方法在SUMO化修饰底物鉴定的进展及问题。     

蛋白质多聚SUMO化修饰及其功能

泛素（ubiquitin, Ub）是一类高度保守的小蛋白, 可与靶蛋白的赖氨酸残基共价连接, 形成多聚泛素链行使功能. 类似于泛素化修饰过程, 小泛素相关修饰物(small ubiquitin related modifier, SUMO）也可以共价修饰靶蛋白的赖氨酸残基, 从而影响靶蛋白的定位、稳定性以及蛋白间的相互作用, 发挥重要的生理功能. 尽管在多数情况下, 靶蛋白发生的是单SUMO化修饰, 但最近研究发现,SUMO依赖自身的赖氨酸也可以形成多聚链. 与单SUMO化修饰不同的是, 多聚SUMO化修饰的靶蛋白可以进一步被泛素化修饰, 进而诱导靶蛋白的降解. 这是一种新的、特殊的化学修饰形式, 弄清它的生理功能,对于了解细胞的生长、分化以及凋亡等生理过程将具有重要的意义. 本文将就此方面的最新研究进展做一综述.     

植物蛋白质SUMO化修饰体外高效检测系统

蛋白质SUMO化修饰是一种调控蛋白命运的关键修饰方式, 广泛参与植物生长发育及逆境胁迫响应。SUMO化修饰过程主要由激活酶(E1)-结合酶(E2)-连接酶(E3)组成的级联酶促反应催化, 其关键酶组分将SUMO分子缀合至底物蛋白的赖氨酸残基, 形成共价异肽键以完成SUMO化修饰过程。该文报道了1种植物蛋白质SUMO化修饰体外高效检测系统, 通过在大肠杆菌(Escherichia coli)中构建拟南芥(Arabidopsis thaliana) SUMO化修饰的关键通路实现对底物蛋白的SUMO化修饰, 结果可通过免疫印迹进行检测。该系统可以简化植物蛋白质SUMO化修饰的检测流程, 为植物细胞SUMO化修饰的功能研究提供了有力工具。     

蛋白质SUMO化修饰与肿瘤调控

SUMO化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,在细胞周期调控、细胞代谢、基因转录、DNA损伤和修复等众多细胞生物学过程中,对底物蛋白质的表达、定位和活性进行调控。蛋白质SUMO化修饰是动态可逆的过程,去SUMO化修饰由SUMO特异性蛋白酶(SENPs)家族成员所催化。由于受到SUMO化修饰的底物蛋白种类众多、功能多样,SUMO化修饰能够在整体和特定蛋白质修饰层面,参与调控肿瘤的发生发展,并且这种调控机制非常复杂,比如调控细胞周期的进程、DNA损伤和基因组不稳定性、肿瘤代谢与生长、抗肿瘤免疫等。SENPs家族成员是底物蛋白质SUMO化修饰程度的决定者,该研究团队对SENPs家族成员在肿瘤中的作用开展了系列研究,因此该文也将以SENP1和SENP3为例,对SENPs在肿瘤进程中的作用及其作用机制展开介绍。     

植物中的小类泛素修饰因子(SUMO)修饰系统

小类泛素修饰因子(SUMO)是一种可以通过异肽键修饰其他蛋白质的小分子多肽,是在动物中发现的类似于泛素的蛋白质修饰方式。它参与调节了植物对逆境反应、病源防御、脱落酸信号传递以及成花诱导等许多过程,是植物正常生长发育中必不可少的蛋白质修饰方式。文章就其研究进展作一简要介绍。     

植物蛋白SUMO化修饰检测方法

SUMO化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,对植物正常生长发育不可或缺。到目前为止已筛选到上千个可能的SUMO底物,但由于SUMO化修饰水平普遍很低,其生物学功能研究相对较少。该文详细描述了检测蛋白SUMO化修饰的常用方法,包括体外和体内SUMO化实验,以及SUMO化修饰位点的检测方法,旨在为深入研究植物蛋白SUMO化修饰提供技术支持。     

蛋白质SUMO化修饰研究进展

SUMO(small ubiquitin-related modifier)是类泛素蛋白家族的重要成员之一,可与多种蛋白结合发挥相应的功能,其分子结构及SUMO化反应途径都与泛素类似,但二者功能完全不同。SUMO化修饰可参与转录调节、核转运、维持基因组完整性及信号转导等多种细胞内活动,是一种重要的多功能的蛋白质翻译后修饰方式。SUMO化修饰功能的失调可能导致某些疾病的发生。     

SUMO化修饰与DNA损伤修复

蛋白质的翻译后修饰在很大程度上决定了蛋白质的活性、细胞定位、稳定性及蛋白质之间的相互作用.而在DNA损伤修复过程中,通过调控不同修复蛋白的翻译后修饰来影响他们的活性及细胞定位,进而导致DNA损伤修复途径的不同和修复结果的差异.新近研究表明,蛋白质的SUMO化修饰在DNA损伤修复和基因组稳定性的维护方面发挥重要作用.本文将对SUMO化修饰对DNA损伤修复的调控的最新研究进展做一综述.     

SUMO化修饰对NF-kB信号通路的调控

小泛素相关修饰物(small ubiquitin-related modifier,SUMO)经由一系列酶介导的生化级联反应共价结合于靶蛋白的赖氨酸残基上,稳定靶蛋白免受降解的过程称为SUMO化修饰(SUMOylation).核转录因子kB(nuclear factors kB,NF-kB)是公认的炎症和免疫反应的重要调节因子,并与糖尿病的发生发展密切相关.近年来研究发现,不仅NF-kB抑制蛋白(inhibitor of NF-kB,IkB)的SUMO化修饰参与NF-kB信号通路的调节,而且SUMO酶可以直接调节NF-kB对靶基因的转录.现就SUMO亚型及结构,SUMO化修饰与去SUMO化修饰过程,SUMO、SUMO酶对NF-kB的转录调控及其与糖尿病相关性的最新研究进展作以综述.     

植物细胞自噬基因的功能与转录调控机制

自噬(autophagy)是真核生物长期进化形成的一种高度保守的细胞内物质降解和周转途径,通过形成双层膜结构的自噬体将包裹其中的待降解大分子物质,如受损伤的蛋白质、蛋白质复合物和细胞器,运送至液泡或溶酶体进行降解并产生可循环利用的降解产物。细胞自噬在植物生长发育和环境应答等过程中发挥重要作用。在拟南芥(Arabidop...     

高等植物根边缘细胞的发育调控及其生物学功能

植物根边缘细胞是从根冠表皮游离出来并聚集在根尖周围的一群特殊细胞 ,以前曾称为根冠脱落细胞。最近的证据表明 ,绝大多数物种边缘细胞具有生物学活性 ,其发育是受内外信号调控。边缘细胞一旦从根表皮游离后 ,其代谢活性大大上升、基因表达明显不同于根冠细胞。最近 ,与边缘细胞发育早期和晚期相关的两个基因PsUGT1和RCPME1分别被克隆和鉴定。边缘细胞能特异性地合成、分泌一系列的化学物质 ,包括花色素苷、抗生素、特异性酶类及其他化学物质能抑制或促进根际周围的细菌、真菌、病毒、线虫等的生长以及中和根际周围一些有毒化学物质如铝毒。因此 ,边缘细胞在植物生长发育过程中起着多种生物学功能     

高等植物根边缘细胞的发育调控及其生物学功能

植物根边缘细胞是从根冠表皮游离出来并聚集在根尖周围的一群特殊细胞,以前曾称为根冠脱落细胞.最近的证据表明,绝大多数物种边缘细胞具有生物学活性,其发育是受内外信号调控.边缘细胞一旦从根表皮游离后,其代谢活性大大上升、基因表达明显不同于根冠细胞.最近,与边缘细胞发育早期和晚期相关的两个基因PsUGT1和RCPME1分别被克隆和鉴定.边缘细胞能特异性地合成、分泌一系列的化学物质,包括花色素苷、抗生素、特异性酶类及其他化学物质能抑制或促进根际周围的细菌、真菌、病毒、线虫等的生长以及中和根际周围一些有毒化学物质如铝毒.因此,边缘细胞在植物生长发育过程中起着多种生物学功能.     

WRKY转录因子与植物逆境响应

WRKY转录因子是高等植物特有的一类转录调控因子,也是植物生命活动中不可或缺的调控枢纽。研究发现,WRKY转录因子参与植物生长发育过程及多种生物与非生物逆境响应。本文分析了WRKY转录因子的分类及结构,对其多种作用机制包括上游调控、下游调控、蛋白质相互作用等进行了归类,总结了近年来在各类植物上发现的WRKY转录因子调控植物生长发育和参与植物响应生物及非生物逆境的多重功能。并针对目前WRKY转录因子的研究所存在的问题,提出部分意见,为进一步挖掘WRKY家族的功能机制奠定了基础。     

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。     

表观遗传调控植物响应非生物胁迫的研究进展

植物的生长发育容易受到外界环境变化的影响。非生物胁迫发生时, 表观遗传机制对胁迫应答基因的表达调控发挥了十分重要的作用。近年来, 调控植物非生物胁迫应答的表观遗传机制研究取得了一系列重要进展, 为进一步深入解析植物响应非生物胁迫的分子机制奠定了基础。该文对DNA甲基化修饰、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA等主要表观遗传调控方式在植物响应非生物胁迫中的作用进行了简要综述。     

植物组蛋白去乙酰化酶的特性及功能

真核生物染色质修饰是基因表达调控中的一个重要部分,组蛋白乙酰化修饰是基因转录调控的关键机制,与基因表达的活跃与沉默密切相关。组蛋白乙酰化修饰已成为表观遗传学的重要组成部分,受到研究者的普遍重视。本文从植物组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDACs)的分类开始,综述植物中HDACs家族成员的结构特点、组织表达的多样性与复杂性,重点阐述其对发育的调控、逆境胁迫的响应。对了解基因的调控机制,丰富表观遗传学内容,并最终应用于植物育种及农业生产具有重要意义。