泛素连接酶E3介导的植物干旱胁迫反应

干旱胁迫严重影响农作物的产量和质量,制约全球的农业生产。泛素连接酶E3是一个种类繁多的大家族,涉及对植物生长发育和逆境胁迫响应等过程中关键步骤的控制。该文概述了植物干旱胁迫的调控机制和植物的泛素连接酶E3,并着重阐述了泛素连接酶E3介导的植物干旱胁迫反应及其作用机制。     

泛素连接酶E3

蛋白质的泛素化修饰具有高度的特异性,它参与调节细胞内许多的生理活动。蛋白质的泛素化修饰涉及一系列的酶参与反应,包括泛素激活酶E1、结合酶E2以及连接酶E3。而其中泛素连接酶E3对靶蛋白的特异性识别起关键作用。泛素连接酶E3主要由HECT结构域家族、RING结构域家族和U-box结构域家族组成。现对泛素连接酶E3的分类、结构及其对靶蛋白的识别机制等进行综述。     

植物E3泛素连接酶的分类与功能

蛋白质泛素化作为一种重要的翻译后修饰,通过介导特定蛋白质的降解,广泛地参与到植物生长发育、胁迫响应、信号转导等一系列生命活动过程中,在植物的生命周期中具有重要意义。E3泛素连接酶能够特异性地识别靶蛋白,在泛素化途径中起决定性作用。因此,研究植物E3泛素连接酶的功能及其作用机理具有重要的意义。该文介绍了目前E3泛素连接酶分类与功能方面的研究进展,为深入探讨E3泛素连接酶在植物生命活动过程中的调控机制提供借鉴。     

泛素连接酶和去泛素化酶在帕金森病中的作用

中脑黑质多巴胺能神经元特异性损伤和α突触核蛋白聚集的分子机制是帕金森病（Parkinson’s disease,PD）研究领域亟待解决的问题。蛋白质异常聚集很大程度上是由于泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system,UPS）功能障碍引起的。蛋白质泛素化由一系列泛素化酶级联反应促进，并受去泛素化酶（deubiquitylases,DUBs）的反向调节。泛素化和去泛素化过程异常导致蛋白质异常聚集和包涵体形成，进而损伤神经元。近来研究报道，蛋白质的泛素化和去泛素化修饰在PD的发病机制中发挥重要作用。E3泛素连接酶促进蛋白质的泛素化，有利于α突触核蛋白的清除、促进多巴胺能神经元的存活、维持线粒体的功能等。DUBs可以去掉底物蛋白质的泛素化修饰，抑制α突触核蛋白的降解，调控线粒体的功能和神经元内铁的稳态。本文以E3泛素连接酶和DUBs为切入点，综述了蛋白质泛素化和去泛素化修饰参与多巴胺能神经元损伤机制的最新研究进展。     

鱼类和哺乳类RLR介导的抗病毒免疫反应的泛素化修饰调控

RLR[retinoic acid-inducible gene Ⅰ(RIG-Ⅰ)-like Receptors]是一类表达在胞浆中的模式识别受体, 在识别细胞质中经病毒复制产生的病毒RNA后, 启动一系列信号级联反应, 以诱导机体Ⅰ型干扰素及干扰素诱导的抗病毒基因的表达, 最后达到清除机体病毒感染的目的。由于在病毒感染时机体干扰素反应必须迅速启动, 当病毒清除后干扰素反应又需要立即恢复到正常本底水平, 因此RLR激活的信号转导途径受到了严格的调控, 其中就包括由E3泛素连接酶参与的泛素化修饰调控和由去泛素化酶参与的去泛素化修饰调控。自2003年成功鉴定出鱼类干扰素基因以来, 鱼类也被发现具有保守的RLR信号转导途径诱导干扰素抗病毒免疫反应, 该信号途径同样受到泛素化修饰的调控。文章总结了近年来泛素化修饰在哺乳类和鱼类RLR介导的抗病毒免疫应答通路中的调节机制。     

泛素化和磷酸化协同作用调控蛋白质降解

在真核细胞中,泛素化和磷酸化是2种常见的蛋白质修饰方式。泛素在蛋白酶体降解途径中发挥重要的靶向作用,细胞外信号严格调控着目的蛋白的泛素化。在很多情况下,这种调控依赖于蛋白质的磷酸化。由磷酸化影响的调控步骤可能与E3泛素连接酶对底物的识别有关,也可能与实际的交联反应有关。这种调控是通过对底物或E3连接酶本身的磷酸化实现的。     

快速高效检测植物体内蛋白泛素化修饰研究方法

UPS参与植物中绝大多数的信号转导通路。其中, 一些激素的受体本身就是E3泛素连接酶, 如茉莉酸(JA)受体COI1和生长素(auxin)受体TIR1都是F-box蛋白, 它们通过特异性介导相应转录抑制子的泛素化降解来传递激素信号, 但对于整个UPS体系而言, 由于技术的限制, 迄今为止仅见少量泛素连接酶与特异性底物间生化机制的报道。用大肠杆菌(Escherichia coli)表达蛋白实施泛素连接酶泛素化修饰底物的体外实验是验证泛素连接酶/底物对的常用方法, 但由于体外实验缺乏某些蛋白必需的转录后修饰, 导致实验结果有时存在假阴性。利用农杆菌注射烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达蛋白的方法, 建立高效的植物体内检测蛋白泛素化系统, 可以快速检测蛋白泛素化, 包括检测泛素连接酶和底物的特异性相互作用、底物蛋白的自身泛素化、泛素连接酶对底物降解的促进作用、26S蛋白酶体抑制剂MG132对底物降解的抑制作用以及用植物内源表达蛋白进行体外泛素化反应。     

快速高效检测植物体内蛋白泛素化修饰研究方法

UPS参与植物中绝大多数的信号转导通路。其中, 一些激素的受体本身就是E3泛素连接酶, 如茉莉酸(JA)受体COI1和生长素(auxin)受体TIR1都是F-box蛋白, 它们通过特异性介导相应转录抑制子的泛素化降解来传递激素信号, 但对于整个UPS体系而言, 由于技术的限制, 迄今为止仅见少量泛素连接酶与特异性底物间生化机制的报道。用大肠杆菌(Escherichia coli)表达蛋白实施泛素连接酶泛素化修饰底物的体外实验是验证泛素连接酶/底物对的常用方法, 但由于体外实验缺乏某些蛋白必需的转录后修饰, 导致实验结果有时存在假阴性。利用农杆菌注射烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达蛋白的方法, 建立高效的植物体内检测蛋白泛素化系统, 可以快速检测蛋白泛素化, 包括检测泛素连接酶和底物的特异性相互作用、底物蛋白的自身泛素化、泛素连接酶对底物降解的促进作用、26S蛋白酶体抑制剂MG132对底物降解的抑制作用以及用植物内源表达蛋白进行体外泛素化反应。     

植物泛素结合酶E2功能研究进展

泛素-26S蛋白酶体途径是细胞内蛋白质选择性降解的重要途径,广泛参与植物生长发育相关过程。该途径中关键酶主要包括泛素活化酶(E1)、泛素结合酶(E2)和泛素连接酶(E3),对靶蛋白泛素化起重要作用。在简单概述泛素化过程的基础上,主要对近年来植物E2蛋白在DNA修复、光周期和维管分化调控,缺素及抗逆胁迫响应中的功能进行综述,为今后该蛋白功能的深入研究及木本植物中该功能基因的发掘奠定基础。     

泛素化修饰调控脱落酸介导的信号途径

泛素化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰,通过调节蛋白的活性和稳定性等影响其功能的发挥,在真核生物的生命过程中具有非常重要的作用。泛素化修饰通过精细地调控植物激素脱落酸(abscisic acid, ABA)的合成和信号转导过程的关键因子,影响植物对ABA的响应,参与植物生长发育过程及对干旱、盐和冷胁迫等不良环境的应答。本文概述了植物中泛素化修饰的相关组分(包括泛素连接酶E3、泛素结合酶E2、26S蛋白酶体)和内膜运输相关蛋白,以及这些蛋白调控ABA合成和信号转导过程的最新研究进展,提出该研究领域需要解决的新问题,以期为相关领域的科研人员进一步了解翻译后修饰如何调控激素信号的转导途径提供参考。     

蛋白磷酸化修饰在植物-病原微生物互作中的作用研究进展

蛋白磷酸化修饰是植物细胞信号调控的普遍机制。植物-病原微生物互作过程中, 关键调控蛋白的磷酸化状态影响免疫信号的激活。多种病原微生物通过干扰宿主蛋白的磷酸化状态攻击免疫系统, 以提高致病性。该文对植物免疫调控过程中关键元件的磷酸化修饰及其在免疫信号中的调控作用进行了综述。研究植物-病原菌互作过程中关键蛋白的磷酸化修饰, 有助于深入探讨植物-病原微生物互作的分子机理。该文将为寻找广谱抗病的新途径提供理论依据。     

基于代谢组学技术的植物抗病相关代谢物研究进展

植物受到病原真菌侵染时往往通过调节体内代谢物的产生来增强自身抗性,代谢组学技术是研究植物抗病相关代谢物的重要工具。指认植物抗病相关代谢物不仅利于深入探讨其抗病机制,还可与其他组学技术结合,辅助抗性品种鉴定和抗病品种培育。该研究对近年来国内外有关基于代谢组学技术指认植物抗病相关代谢物的流程、已发现的抗病相关代谢物及其作用机制的研究进展进行综述,并探讨了目前应用代谢组学技术研究植物抗病相关代谢物过程中面临的挑战。     

壳聚糖调节植物生长发育及诱发植物抗病性研究进展

综述了壳聚糖在调节植物生长发育和诱导植物抗病性方面所起的重要作用及其可能的作用机制。壳聚糖对植物氨同化关键酶具有明显的生理调节功能,可以提高植物同化NH4 的能力,有利于蛋白质的生物合成与积累,改善植物的营养品质及园艺性状;并能迅速激发植物的防卫反应,启动植物的防御系统,有效地提高植物的抗病性。同时通过壳聚糖结合蛋白的分离、纯化及其生化特性的研究为进一步确定壳聚糖的作用机制奠定了基础。     

Progress of Study on Chitosan in Regulating Plants’Growth and Eliciting Plants’Defense Responses

Important effect of chitosan on regulating plant growth , eliciting plant resistance to disease and it’s possible operating mechanism are reviewed . Chitosan shows evidence physiological effect on the key enzymes of ammonia assimilation and enhances the amination capacity in plant, which is in favor of biology synthesize and accumulation of protein . Thus , chitosan improves nutrition quality and horticulture properties of plant . Moreover , chitosan rapidly stimulates plant defense responses , then startups defensive system and elevates resistance to disease . To a further understanding of the mechanism of chitosan on plant , we have isolated and determined some biochemical properties of a chitosan-bingding protein .     

植物抗病相关启动子及其研究进展

启动子是调控基因表达的重要顺式元件。植物抗病相关启动子的调控特性研究、分离及其应用对于提高植物抗病性极其关键。本文综述了植物基因启动子的基本结构、克隆方法,着重介绍了组成型、组织特异型、天然与人工合成的病原诱导型启动子的研究进展,及其在植物抗病基因工程中的应用现状和存在问题,并展望了植物抗病相关启动子的应用前景。     

植物蔗糖转运蛋白表达的调控因素与分子机制

植物光合作用的产物主要以蔗糖的形式在植物体内进行从源到库的运输.蔗糖转运蛋白是此过程的重要参与者,其表达和调控与植物中光合作用产物的分配紧密关联,从而调控着植物的生长发育、结果结实、抗逆抗病等性状.蔗糖转运蛋白的表达受到植物发育时期、外界环境条件及激素的影响.蔗糖转运蛋白的调控机制有转录因子的调节、基因内部序列调控、蛋...     

NLR及其在植物抗病中的调控作用

为适应丰富多变的生存环境, 植物逐渐进化出一套复杂的免疫系统来抵抗病原菌的侵染。核苷酸结合的富含亮氨酸重复蛋白(NLR)作为植物体内普遍存在的一类抗性(R)蛋白, 对植物的抗病性具有重要调控作用。该文综述了NLR蛋白结构、信号转导以及对植物抗病的调控作用近几年的研究进展。     

植物抗病分子机制研究进展

近十年来,植物抗病分子机制研究取得显著进展。综述了植物抗病基因的克隆及其结构分析、病原菌无毒基因及其相关致病因子的克隆与研究、信号传导相关因子的克隆及其结构分析以及植物-病原菌的相互作用研究,重点介绍了以植物特异抗病基因为介导的诱导防卫作用机制(包括抗病基因编码毒素蛋白,进而抑制病原菌的繁殖;显性基因编码病原菌致病性的靶标物;抗病基因表达产物直接引发抗病反应和基因对基因的抗病作用机制等)的研究进展,以期为植物抗病育种提供有益的信息。     

Scaffold protein GhMORG1 enhances the resistance of cotton to Fusarium oxysporum by facilitating the MKK6‐MPK4 cascade

In eukaryotes, MAPK scaffold proteins are crucial for regulating the function of MAPK cascades. However, only a few MAPK scaffold proteins have been reported in plants, and the molecular mechanism through which scaffold proteins regulate the function of the MAPK cascade remains poorly understood. Here, we identified GhMORG1, a GhMKK6‐GhMPK4 cascade scaffold protein that positively regulates the resistance of cotton to Fusarium oxysporum. GhMORG1 interacted with GhMKK6 and GhMPK4, and the overexpression of GhMORG1 in cotton protoplasts dramatically increased the activity of the GhMKK6‐GhMPK4 cascade. Quantitative phosphoproteomics was used to clarify the mechanism of GhMORG1 in regulating disease resistance, and thirty‐two proteins were considered as the putative substrates of the GhMORG1‐dependent GhMKK6‐GhMPK4 cascade. These putative substrates were involved in multiple disease resistance processes, such as cellular amino acid metabolic processes, calcium ion binding and RNA binding. The kinase assays verified that most of the putative substrates were phosphorylated by the GhMKK6‐GhMPK4 cascade. For functional analysis, nine putative substrates were silenced in cotton, respectively. The resistance of cotton to F. oxysporum was decreased in the substrate‐silenced cottons. These results suggest that GhMORG1 regulates several different disease resistance processes by facilitating the phosphorylation of GhMKK6‐GhMPK4 cascade substrates. Taken together, these findings reveal a new plant MAPK scaffold protein and provide insights into the mechanism of plant resistance to pathogens.     

Proteases in pathogenesis and plant defence

Plant pathogens deliver a variety of virulence factors to host cells to suppress basal defence responses and create suitable environments for their propagation. Plants have in turn evolved disease resistance genes whose products detect the virulence factors as a signal of invasion and activate effective defence responses. Understanding how a virulence effector contributes to virulence on susceptible hosts but becomes an avirulence factor that triggers defence responses on resistance hosts has been a major focus in plant research. Recent studies have shown that a growing list of pathogen-encoded effectors functions as proteases that are secreted into plant cells to modify host proteins. In addition, several plant proteases have been found to function in activation of the defence mechanism. These findings reveal that post-translational modification of host proteins through proteolytic processing is a widely used mechanism in regulating the plant defence response.