植物天冬氨酸蛋白酶的研究进展

天冬氨酸蛋白酶是四大类蛋白水解酶之一,广泛存在于多种生物中,参与了很多重要的生理过程。相对于其他生物而言,对植物天冬氨酸蛋白酶的研究相对滞后。自20世纪末以来,这一领域的工作取得了重大进展。经典的植物天冬氨酸蛋白酶除了具有保守的蛋白酶结构域外还有一段植物特有的插入片段;在动植物分离之后,植物天冬氨酸蛋白酶基因家族进行了大规模的扩增;该类蛋白酶在植物的整个生长发育过程中发挥重要的功能,尤其是胁迫反应、有性生殖、衰老和程序性死亡以及蛋白质的加工和降解。对近些年植物天冬氨酸蛋白酶的研究进展进行综述,并对其未来的发展进行展望。     

植物天冬氨酸蛋白酶的功能研究进展

天冬氨酸蛋白酶(aspartic proteases,APs)是一类重要的蛋白水解酶,广泛分布于哺乳动物、植物、细菌和病毒中。近年来,越来越多的植物天冬氨酸蛋白酶相继被发现,有关天冬氨酸蛋白酶在植物生长发育中的作用的研究获得了新进展。现就植物天冬氨酸蛋白酶的结构和功能的研究进行总结,并对相关领域今后的研究方向提出展望。     

植物蛋白酶研究进展

蛋白酶广泛存在于植物体内,是植物生长发育必不可少的.主要综述了各种蛋白酶在种子贮藏蛋白的沉积和降解、植物对外界的胁迫响应、植物衰老和PCD过程的重要作用及相关研究进展.并对蛋白酶体途径进行了简要介绍.     

植物Kunitz蛋白酶抑制剂的生物信息学分析

运用生物信息学的方法,对已在GenBank数据库中注册的大豆、海红豆、凤凰木、象耳豆及洋紫荆等植物Kunitz蛋白酶抑制剂的氨基酸序列进行分析.结果显示,这些植物的Kunitz蛋白酶抑制剂中甘氨酸、谷氨酸、亮氨酸、丝氨酸、天冬氨酸及缬氨酸含量较丰富;不同植物Kunitz蛋白酶抑制剂的氨基酸序列具有较高的同源性,其中P1位点的氨基酸残基序度保守;分子进化研究表明Kunitz蛋白酶抑制剂可作为植物遗传分化和分子进化研究的重要依据;部分序列中存在信号肽;分子中不存在跨膜结构域,可能受蛋白激酶C的磷酸化;无规卷曲是多肽链中的主要结构元件;分子中包含典型的STI功能结构域.     

BURP蛋白家族与植物对非生物胁迫的响应

BURP蛋白家族是由一组在C-端含保守的BURP结构域的蛋白质组成,为植物界所特有。这类蛋白质在植物中普遍存在,参与植物的多种生物学过程,并在植物对胁迫的响应过程中起重要作用。该文在简要介绍了BURP蛋白结构特点及分类的基础上,对非生物胁迫下BURP蛋白基因的表达模式、BURP蛋白的细胞定位、功能及与植物耐受非生物胁迫的关系进行了综述。     

天冬氨酸蛋白酶在拟南芥和水稻中的分子进化、表达模式以及在花药发育中的功能分析

天冬氨酸蛋白酶(aspartic proteases,APs)是一类功能多样化的酶,参与了植物大部分生理和发育过程,但其基因家族在植物中的系统分类、分子进化以及功能方面研究仍很欠缺。本研究收集整理了拟南芥和水稻中APs基因序列、分类、基因结构和染色体定位等信息,对比分析该基因家族在拟南芥和水稻中分子进化方面的差异;利用转录组数据阐明该家族基因在不同组织部位和不同发育时期的表达差异和功能分化。此外,本文还围绕花药发育的过程,细致分析了各亚家族APs基因的表达变化,推测APs在花药发育过程中的可能功能。     

植物色氨酸一天冬氨酸重复序列蛋白响应逆境胁迫的调控作用

干旱、盐渍、低温等逆境胁迫会严重影响植物的正常生长发育,导致植物的许多响应基因被诱导表达,其蛋白质产物能够保护植物免受胁迫的伤害。色氨酸一天冬氨酸重复序列蛋白（wD40蛋自）在植物中广泛存在,参与植物体内众多代谢反应的调控,如花的发育、开花、花青素的生物合成、激素响应、渗透胁迫等。WD40蛋白含有40-60个氨基酸的保守的wD重复序列,其c末端为色氨酸．天冬氨酸（Trp-Asp,WD）,形成一个p螺旋桨（p—propeller）结构,通过调节多蛋白复合体的组装而影响蛋白质与蛋白质、蛋白质与DNA间的相互作用。本文综述植物WD40蛋白响应逆境胁迫的调控作用。     

植物应答低温胁迫机制的研究进展

低温是植物生长过程中遇到的主要环境胁迫因子之一,而植物响应低温胁迫是一个多因素协同作用的过程,涉及到复杂的基因表达调控网络。尤其是低温下植物体内生理生化、细胞骨架结构及基因表达调控等方面的改变及相关机制,一直受到研究者的普遍关注。该文主要从细胞学及分子生物学等角度入手,将低温胁迫下植物对低温的响应及可能机制进行综述,着重对植物通过细胞内部细胞器结构与功能的改变来抵御或适应低温,尤其对细胞骨架,以及低温信号转导受体及中间体、下游胁迫相关基因的表达及其在细胞内部的调控及应答机制等方面的作用进行探讨,为耐低温植物新品种的培育及农业生产实践提供理论指导。     

FRET技术检测植物类caspase-3蛋白酶活性的质粒构建及其瞬时表达

植物细胞程序性死亡（programmed cell death,PCD）是一种由细胞内部程序控制的、主动的细胞死亡过程。在植物发育、逆境胁迫及超敏反应中,PCD都起着重要的作用。为检测植物PCD过程中类似动物细胞凋亡蛋白酶caspase-3的活性,构建了一个能够在活体植物细胞中实时检测类caspase-3蛋白酶激活的质粒PI—ECFP—EYFP。该质粒在植物细胞中可以表达出两端为青色荧光蛋白（ECFP）和黄色荧光蛋白（EYFP）的融合蛋白。这两个荧光蛋白通过含有caspase-3蛋白酶作用靶点DEVD的短肽相连,从而可以根据荧光共振能量转移现象检测类caspase-3凋亡蛋白酶的激活,以为实时检测植物PCD过程中关键蛋白酶的激活及其调控奠定基础。     

WRKY转录因子功能研究进展

植物各种诱导型基因的表达主要受特定的转录因子在转录水平上的调控.转录因子结构和功能的研究近年来成为植物分子生物学、细胞分子生物学和分子遗传学研究领域的重要内容.WRKY转录因子在拟南芥中有74个成员,水稻中有100多个成员,在生物胁迫及非生物胁迫方面发挥着非常重要的作用.该文就近年来国内外关于WRKY转录因子家族的结构与起源进化和在植物损伤、衰老、发育及代谢等过程中参与的调控功能,以及在植物防御反应中对防御相关基因表达的调控及参与的植物激素类信号途径等方面的研究进展进行了综述,为全面解析WRKY转录因子家族的结构与功能提供了新的视点.     

DNA甲基化与植物抗逆性研究进展

DNA甲基化是真核细胞基因组重要修饰方式之一.DNA甲基化通过与转录因子相互作用或通过改变染色质结构来影响基因的表达,从表观遗传水平对生物遗传信息进行调节,在生长发育过程中起着重要的作用,而且植物DNA甲基化还参与了环境胁迫下的基因表达调控过程.本文对植物DNA甲基化的产生机制、功能,以及DNA甲基化在植物应对逆境胁迫中的作用进行综述,以更好地理解植物DNA甲基化及其对环境胁迫的响应,为植物抗逆性研究及作物遗传改良提供理论参照.     

植物醛脱氢酶在逆境胁迫中的研究进展

干旱、盐和病虫害等逆境胁迫已成为制约植物生长和作物产量的主要因素。植物在生长过程中进化出从形态到生理的一系列机制以缓解胁迫对自身的损害。逆境胁迫下醛类物质的富集会产生一系列的过氧化链式反应,危害细胞膜系统正常生理功能。过量的醛也会与蛋白质和核酸反应,破坏蛋白质和核酸的正常结构和功能,甚至直接导致植物死亡。植物体内醛脱氢酶基因(Aldehyde dehydrogenase,ALDH)在胁迫诱导条件下表达水平增加,大量累积的醛脱氢酶蛋白(ALDHs)将醛物质氧化成相应的羧酸,减少脂类物质的过氧化,参与到植物对生物及非生物的胁迫以及植物的发育调节。从ALDH的分类、功能及作用途径展开详细论述。     

植物M/MLD类受体蛋白激酶及其生物学功能的研究进展北大核心CSCD

植物受体蛋白激酶通过与胞外信号结合感知和接收外部信号传递,在植物各个生理过程及生物代谢中发挥着重大的作用。其中M/MLD类受体蛋白激酶是一类植物特有的具有Malectin-like结构域的受体蛋白激酶。研究表明,M/MLD-RLKs亚家族参与植物发育过程及生物/非生物胁迫调控。该研究对近年来国内外有关植物M/MLD-RLKs的发现、结构特点以及生物学功能等方面的研究进展进行综述,并重点阐述其在调控植物根系、叶片、花发育及响应多种胁迫过程中的作用,为深入研究M/MLD-RLKs在植物生长发育过程中的生理功能提供参考。     

植物水分胁迫诱导蛋白的研究进展

主要介绍了植物水分胁迫诱导蛋白的表达模式、特征、分类、功能及其诱导过程中的信号转导及诱导机制。认为胁迫诱导蛋白的产生是植物对逆境胁迫的一种适应性反应,诱导蛋白从多方面保护植物避免或减少胁迫所造成的伤害。植物通过多种途径感受并转导干旱胁迫信号,诱导也多种基因表达产物,从而尽可能地增强对逆境的抗性。     

yapsin蛋白酶家族研究进展

yapsin蛋白酶是一类糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定的天冬氨酸蛋白酶,能特异性地切割底物中的单或双碱性氨基酸残基位点,起着加工前肽的作用。近年来研究发现,工程菌表达某些外源蛋白时发生的降解现象与yapsin蛋白酶有紧密的关系。概述了yapsin蛋白酶家族的命名、结构、定位、酶原激活、基因表达及底物特异性和功能。     

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。     

植物小分子信号肽参与非生物逆境胁迫应答的研究进展

植物小分子信号肽（small signaling peptides, SSPs）是一类蛋白长度小于120个氨基酸的小肽，作为新型信号分子在植物应答非生物逆境胁迫中发挥重要的作用。植物中含有千余种SSPs，多种多样的结构特点、修饰过程与不同受体的结合发挥其特异的功能，参与植物与环境之间的互作。挖掘鉴定植物SSPs功能基因，解析它们应答非生物逆境胁迫的调控机制，对增强植物抗性、改善植物生长具有重要的理论与实践意义。植物SSPs主要包括胞外非分泌型小肽、胞内非分泌型小肽、胞外翻译后修饰分泌型小肽和胞外富含半胱氨酸分泌型小肽四大类。介绍了四类植物SSPs的结构、特征；阐述了它们以SSP配体结合LRR-RLK受体激酶完成信号转导过程，以激活下游抗性基因表达为模式的调控机制；重点综述了它们在干旱、高温、盐渍、营养等非生物逆境胁迫应答中的生物学功能及调控机制。最后讨论了植物SSPs未来研究的方向和有待解决的问题，还对SSPs类生长调节剂的开发前景进行了展望，旨在为提高植物应对环境胁迫和实现农业可持续发展提供新的思路和路径。     

植物SIZ1 SUMO E3连接酶的研究进展

SUMO化修饰是一种重要的翻译后修饰,对蛋白的翻译后调控起到重要作用。植物SIZ1是一种SUMOE3连接酶,在SUMO化的过程中起着关键作用。本文概述了SIZ1的基本结构和功能,阐述了其在植物响应非生物胁迫如高温、低温、干旱、盐和离子胁迫时所发挥的调节功能,并展望了植物SIZ1研究中有待解决的问题。     

植物基质金属蛋白酶的研究进展

基质金属蛋白酶(MMPs)是高度保守的锌依赖型内肽酶家族.医学研究表明,人体MMPs不仅在一系列生理过程中发挥关键作用,而且与很多重大疾病关联.例如,MMPs在恶性肿瘤组织中的表达量大幅度上升,和肿瘤的侵袭转移密切相关.MMPs也广泛存在于高等植物,它可能参与植物发育调控、免疫应答及非生物逆境胁迫响应等多个方面.该文对近年来国内外有关植物MMPs的分布、结构特点、活性调节以及生物学功能等方面的研究进展进行综述,并对该领域的研究趋势和重点问题进行了讨论.     

植物Metacaspase研究进展

过敏性坏死反应是植物的一种重要的抗病机制, 类似于动物细胞凋亡, 它是一种程序性细胞死亡(programmed cell death, PCD)过程。目前, 已经确定半胱天冬蛋白酶(caspase)在动物PCD过程中起核心作用。在植物中, 尚未发现其直系同源蛋白, 但是有一类与其结构相似的蛋白酶, 称为metacaspase。在植物不同的PCD过程中, 有的依赖于metacaspase, 而有的则不依赖于该类蛋白酶。目前对metacaspase的结构和功能已有了初步的研究, 对其深入的研究则进展缓慢, 其具体的生物学功能和在PCD信号路径中的定位有待进一步探索。