植物中介体的组成及功能和表达特性研究进展

中介体是一种大分子蛋白复合物,由至少25个亚基组成,是转录因子和转录起始复合物间信息传递的平台。中介体在植物蛋白编码基因和非蛋白编码基因的转录调控中均发挥重要的作用,是植物生长发育和胁迫抗性中不可缺少的关键调节因子。不同中介体亚基基因的功能缺失导致植物生长发育的表型变异不同,说明单个中介体亚基的功能缺失并没有影响全基因组基因的整体表达水平,而仅仅改变了特异靶基因的表达水平。可见,植物不同的发育进程和信号途径由特定的中介体亚基基因所调控,阐明不同中介体亚基的功能对于全面了解植物的发育和胁迫响应具有重要的意义。该文结合近年来国内外有关植物中介体研究的成果,对植物中介体复合物的结构和组成、植物中介体在植物发育调控中的功能以及植物中介体亚基基因的组织表达特性等方面的研究进展进行综述,并对植物中介体将来的研究进行展望。     

转录中介体复合物与转录及表观遗传调控

在真核生物中基因的转录受到严格而精确的调控,转录中介体复合物(Mediator Complex)能够直接与转录机器相互作用,调控转录的起始、延伸及终止等过程。此外,组蛋白修饰、染色质三维结构的改变对转录的调控也至关重要,转录调控的紊乱往往会导致发育异常以及疾病的发生。该文主要论述Mediator复合物在转录与表观遗传学调控(包括染色质高级结构动态变化)中的分子机制及功能作用。     

转录中介体复合物(Mediator complex)调控茉莉酸信号途径的新机制

转录中介体(Mediator)是由多个在进化上高度保守的亚基组成的蛋白复合物。在基因转录过程中,转录中介体分别与基因特异的转录因子和RNA聚合酶II相互作用,广泛参与二者之间的信息传递,被称为真核生物基因转录的中央控制器。在植物激素信号转导研究中,人们主要关注激素特异的转录因子的作用,但对于转录中介体的功能及作用机理     

中介体复合物——真核转录调控中的中央控制器

中介体复合物(Mediator Complex)是由多个在进化上高度保守的蛋白质组成的复合物,它是RNA聚合酶Ⅱ转录装置中的一个重要辅助因子,是介于转录因子与RNA聚合酶Ⅱ之间传递信息的桥梁。在哺乳动物细胞中,不同信号转导通路通过激发其特异控制的转录因子与中介体复合物中特定的组分蛋白发生相互作用,从而调控下游基因的表达。此外,中介体复合物还可以与各种辅因子相互作用,而这些相互作用最终使得中介体复合物可以整合接收到的各种信息并输出为下游基因的激活或沉默,进而控制细胞的增殖、分化及各种生理功能。该文将结合近年来的研究成果,对中介体复合物在真核转录中的调控机制及其生物学功能作一简要综述。     

中介体复合物在植物非生物胁迫应答中的功能

中介体复合物作为真核生物转录机器中的重要共激活子，起着连接RNA聚合酶II和不同转录因子从而调节基因转录的作用。当植物遭遇各种非生物胁迫时，中介体复合物通过整合胁迫信号并激活或抑制靶基因的表达，进而帮助植物适应环境胁迫。本文总结了植物中介体复合物的发现，及其在干旱、盐、极端温度下的功能及调节机制，并探讨了中介体复合体的未来研究方向，有助于理解中介体复合物在非生物胁迫应答中的重要功能。     

脱落酸激素诱导拟南芥幼苗中花青素的合成

脱落酸(abscisic acid,ABA)激素是一类重要的生长调节物质,参与调控植物的多种生理过程。花青素(anthocyanins)是植物次生代谢产生的类黄酮化合物,对植物的生长发育和逆境胁迫响应有重要作用。该文以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究对象,探讨ABA信号对花青素生物合成的调控功能和作用机制。结果表明:外源施加ABA显著提高野生型幼苗茎尖中花青素的积累。相一致的是,ABA能诱导某些与花青素合成相关的转录因子及合成酶基因的表达。遗传学分析发现,ABA诱导花青素合成部分依赖于MBW复合体中的核心转录因子,如TTG1、TT8及MYB75等。初步机制研究揭示,ABA信号途径中的bZIP类转录因子ABI5能与TTG1、TT8及MYB75等相互作用形成蛋白复合物。综上结果认为,ABA信号诱导拟南芥幼苗中花青素的积累,并可能通过ABI5与MBW复合体协同作用调控花青素的合成。     

中介体：结构与功能

中介体,最早在酵母中发现的由多个蛋白质亚基组成的生物大分子复合物,是 RNA 聚合酶Ⅱ通用转录装置的基本组分,在真核 mRNA 合成的活化和阻抑中起着关键作用 . 调控信号可以通过中介体构象的改变而传递,影响转录的起始过程 . 近年来的研究已经确定了哺乳动物中介体的亚基组成及其相关活性,揭示了从酵母到人类中介体结构和功能在进化上惊人的保守性 .     

转录中介体复合物在心血管发育和疾病中的转录调控作用

哺乳动物心血管系统发育过程中，各分子、细胞和组织器官形态发生过程的精细协调对于形成成熟且功能齐全的心血管系统是不可或缺的，这些过程出现异常通常会导致严重的先天性心血管发育缺陷。多细胞生物中细胞命运的决定和维持在很大程度上依赖于对RNA聚合酶Ⅱ (Pol Ⅱ)转录活性的时空精确调控，而转录中介体(Mediator)在Pol Ⅱ转录过程中起着重要的协同作用。Mediator是一种进化上保守的多亚基蛋白质复合体，包括头部、中部、尾部和激酶部四个部分，是转录因子和基础转录机器之间的功能联系的桥梁。近年来，鉴于Mediator在基因表达中的关键作用，越来越多的人类心血管疾病被证实与特定的Mediator基因突变相关，如心脏瓣膜缺陷、大动脉转位、DiGeorge综合征及一些与能量稳态失衡相关的心血管疾病。本文就Mediator在心血管系统发育和疾病中的作用进行综述，重点讨论Mediator对转录调控的影响在心血管疾病发生发展中的作用，旨在为与Mediator相关的心血管系统发育和疾病的研究提供广阔的研究思路。     

中介体复合物——RNA聚合酶Ⅱ转录装置的信息传递者

在真核通用转录装置与基因特异性调控蛋白之间起到桥梁作用是一种保守的多蛋白中介体复合物（mediator complex).中介体复合物是由约20种蛋白组成的复合物,以单独或与RNA聚合酶Ⅱ形成复合物的形式存在,后者被定义为全酶（holoenzyme)。中介体复合物把从增强子等调控区获得的正调控与负调控信息,经过整合和转换再传递到启动子,它直接通过RNA聚合酶Ⅱ行使功能,并在依赖于启动子的转录过程中调节RNA聚合酶Ⅱ的活性,最后在哺乳动物转录系统中发现了一些与酵母中介体复合物极为相似的类似物也能够与转录激活蛋白相互作用,并在转录调节过程中起到重要的作用。     

L-阿拉伯糖对尿酸的调节作用

转录因子是一类在生物生命活动过程中起到调控作用的重要因子,参与了各种信号转导和调控过程,可以直接或间接结合在顺式作用元件上,实现调控目标基因转录效率的抑制或增强,从而使植物在应对逆境胁迫下做出反应。 WRKY转录因子在大多数植物体内都有分布,是一类进化非常保守的转录因子家族,参与植物生长发育以及响应逆境胁迫的生理过程。众多研究表明,WRKY转录因子在植物中能够应答各种生物胁迫,如细菌、病毒和真菌等;多种非生物胁迫,包括高温、冷害、高光和高盐等;以及在各种植物激素,包括茉莉酸( JA)、水杨酸( SA)、脱落酸( ABA)和赤霉素( GA)等,在其信号传递途径中都起着重要作用。 WRKY转录因子家族蛋白至少含有一段60个氨基酸左右的高度保守序列,被称为WRKY结构域,其中WRKYGQK多肽序列是最为保守的,因此而得名。该转录因子的WRKY结构域能与目标基因启动子中的顺式作用元件W￣box( TTGAC序列)特异结合,从而调节目标基因的表达,其调控基因表达主要受病原菌、虫咬、机械损伤、外界胁迫压力和信号分子的诱导。该文介绍了植物WRKY转录因子在植物应对冷害、干旱、高盐等非生物胁迫与病菌、虫害等生物胁迫反应中的重要调控功能,并总结了WRKY转录因子在调控这些逆境胁迫反应过程中的主要生理机制。     

WRKY转录因子在植物抗逆生理中的研究进展

转录因子是一类在生物生命活动过程中起到调控作用的重要因子,参与了各种信号转导和调控过程,可以直接或间接结合在顺式作用元件上,实现调控目标基因转录效率的抑制或增强,从而使植物在应对逆境胁迫下做出反应。WRKY转录因子在大多数植物体内都有分布,是一类进化非常保守的转录因子家族,参与植物生长发育以及响应逆境胁迫的生理过程。众多研究表明,WRKY转录因子在植物中能够应答各种生物胁迫,如细菌、病毒和真菌等;多种非生物胁迫,包括高温、冷害、高光和高盐等;以及在各种植物激素,包括茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)等,在其信号传递途径中都起着重要作用。WRKY转录因子家族蛋白至少含有一段60个氨基酸左右的高度保守序列,被称为WRKY结构域,其中WRKYGQK多肽序列是最为保守的,因此而得名。该转录因子的WRKY结构域能与目标基因启动子中的顺式作用元件Wbox(TTGAC序列)特异结合,从而调节目标基因的表达,其调控基因表达主要受病原菌、虫咬、机械损伤、外界胁迫压力和信号分子的诱导。该文介绍了植物WRKY转录因子在植物应对冷害、干旱、高盐等非生物胁迫与病菌、虫害等生物胁迫反应中的重要调控功能,并总结了WRKY转录因子在调控这些逆境胁迫反应过程中的主要生理机制。     

植物TCP转录因子的作用机理及其应用研究进展

TCP转录因子是一类植物特有蛋白,含有保守的TCP domain,其中由60个氨基酸组成的b HLH结构是结合DNA和蛋白互作所必需的。TCP转录因子由于其广泛参与调控植物的生长发育过程(如分枝、株高、叶型、花型等)而备受关注。最近有报道显示,TCP转录因子在植物逆境胁迫应答中(如低温和高盐)同样发挥重要作用。TCP蛋白参与多种信号转导途径(如油菜素内酯、茉莉酸、赤霉素、细胞分裂素等),可能是连接生长发育和介导胁迫响应的一个交叉点。本文从分子生物学角度,系统综述了植物TCP转录因子的作用机理及其在激素应答、发育调控及环境胁迫响应等过程中的功能,以期为基因工程方法改良作物生长模式和抗性提供参考。     

AP2/ERF转录因子调控植物非生物胁迫响应研究进展

低温、干旱、高盐和缺氧等多种不良环境影响植物的生长发育,植物通过长期进化形成复杂的调节机制来适应这些不利条件。AP2/ERF是植物特有的转录因子,在各种胁迫响应过程中发挥关键调控作用。近年来,越来越多的研究表明,植物激素介导的信号级联通路与逆境胁迫响应关系密切,AP2/ERF转录因子可与激素信号转导协同形成交叉调控网络。许多AP2/ERF转录因子通过响应植物激素脱落酸和乙烯,激活依赖或不依赖于脱落酸和乙烯的胁迫响应基因的表达。此外,AP2/ERF转录因子参与赤霉素、细胞分裂素和油菜素内酯介导的生长发育和胁迫应答。该文简要综述了AP2/ERF转录因子的结构特征、转录调控、翻译后修饰、结合位点、协同互作蛋白及其参与调控依赖或不依赖激素信号转导途径的非生物胁迫响应研究进展,为解析不同AP2/ERF转录因子在调控激素和胁迫响应网络中的作用提供理论依据。     

AP2/ERF转录因子调控植物非生物胁迫响应研究进展

低温、干旱、高盐和缺氧等多种不良环境影响植物的生长发育, 植物通过长期进化形成复杂的调节机制来适应这些不利条件。AP2/ERF是植物特有的转录因子, 在各种胁迫响应过程中发挥关键调控作用。近年来, 越来越多的研究表明, 植物激素介导的信号级联通路与逆境胁迫响应关系密切, AP2/ERF转录因子可与激素信号转导协同形成交叉调控网络。许多AP2/ERF转录因子通过响应植物激素脱落酸和乙烯, 激活依赖或不依赖于脱落酸和乙烯的胁迫响应基因的表达。此外, AP2/ERF转录因子参与赤霉素、细胞分裂素和油菜素内酯介导的生长发育和胁迫应答。该文简要综述了AP2/ERF转录因子的结构特征、转录调控、翻译后修饰、结合位点、协同互作蛋白及其参与调控依赖或不依赖激素信号转导途径的非生物胁迫响应研究进展, 为解析不同AP2/ERF转录因子在调控激素和胁迫响应网络中的作用提供理论依据。     

miRNA在植物重金属胁迫应答中的作用

microRNA （miRNA）是一种新型的长度为20~24 nt的非编码RNA,通过对靶基因的表达调节进而参与调控植物体的多种生理代谢活动。重金属是一类重要的环境污染物,严重危害植物的生长发育,甚至导致植物死亡。植物在长期的进化过程中形成了抵御重金属胁迫的多种机制,如miRNA对特定基因转录后水平的调控就在逆境胁迫应答中发挥重要作用。本文综述了植物中参与重金属胁迫应答miRNA的种类及作用机制,为揭示重金属胁迫条件下基因表达调控机制,以及利用基因工程手段改良植物对重金属的耐受性提供了线索和依据。     

植物抗旱相关基因研究进展

遭遇极端温度、干旱、高盐等胁迫时,植物需要调控多种基因,通过多种途径来抵御非生物胁迫的伤害。综述了植物在干旱胁迫发生时,信号传导和转录因子相关调控基因以及在水分运输、抗脱水、渗透调节以调节气孔开关等功能相关基因克隆的研究进展,并提出了今后开展植物抗逆研究的建议。     

植物中的H2O2信号及其功能

H2O2是植物细胞的信号分子,是细胞正常代谢的产物,生物和非生物胁迫促使植物细胞产生H2O2,通过H2O2信号应答胁迫.H2O2信号调控一系列重要的植物生理生化过程,如系统获得抗性(SAR)和高度敏感抗性(HR)、细胞衰老与程序化细胞死亡(PCD)、气孔关闭、根的向地性、根的生长和不定根形成、细胞壁的发育、柱头与花粉的发育及相互关系等.Ca2+流动和可逆蛋白磷酸化作用是H2O2下游信号,通过MAPK级联作用于转录因子,最终调控基因的表达.H2O2调控多种基因的表达,包括编码抗氧化酶基因、调控程序化细胞死亡相关蛋白基因、生物与非生物胁迫应答蛋白基因等.     

转录因子在植物干旱应激中的功能研究进展

转录因子是一种多功能蛋白,在感知应激信号、应答相应应激基因表达及传导应激信号中起着关键作用。干旱是影响植物生长发育的主要非生物胁迫之一。为了适应干旱环境,植物发展了复杂的分子机制,其中转录因子可同时控制多种途径调控干旱应激,是操纵调控和应激响应途径的有力工具。近年来,越来越多的植物转录因子的功能被阐明,了解转录因子在干旱应激的功能,对植物的工程抗旱有重要的实践意义。综述转录因子在植物干旱应激中的功能研究进展,以期为今后转录因子的研究和利用提供理论依据,培育具有较强抗旱能力的植物。     

植物NAC转录因子功能研究进展

NAC(NAM、ATAF1、ATAF2和CUC2)转录因子家族是植物基因组中最大的转录因子家族之一,也是植物特有的转录因子。在多种陆生植物基因组中已经有超过100个成员被发现和鉴定。植物NAC转录因子具有多种功能,对植物的生长发育调控、植物的逆境胁迫应答、调控植物的抗病性、参与植物次生生长调控以及激素信号转导等生理过程中具有重要作用。就NAC转录因子的基本结构特征和最新的研究进展进行综述,以期为相关研究提供参考。