植物RLCK的生物学功能与信号途径研究进展

类受体胞质激酶(receptor-like cytoplasmic kinase,RLCK)是一类无胞外信号肽结构域和跨膜结构域的激酶家族。在植物中,RLCK通过磷酸化下游靶蛋白而发挥功能,主要参与了植物的生长、信号转导、非生物胁迫和生物胁迫应答等生理过程。本文着重介绍拟南芥和水稻中RLCK的分类、生物学功能及其参与的信号途径。     

花粉——雌蕊相互作用的分子基础

显花植物授粉过程包含了花粉与雌蕊一系列复杂的细胞间相互作用。花粉在柱头上必须发生粘附与水合作用后才能萌发,花粉胞被蛋白可能在粘附机制中起主要作用,而水孔蛋白调节了花粉的水合过程;花粉管在花柱引导组织中定向生长,受引导组织胞间质、向化性物质及细胞粘附机制等因素的影响,也与花粉受体及子房有关。在植物的自交不亲和性反应中,配子体型自交不亲和性反应主要是由自交不亲和基因蛋白产物降解花粉RNA或以Ca^2 介导的信号级联反应实现的;孢子体型自交不亲和性反应则依赖于干性柱头以及雌蕊的S受体激酶及S位点糖蛋白与花粉S基因配体之间的相互作用。     

大豆类受体蛋白激酶基因GmRLCK的克隆及初步分析

植物类受体蛋白激酶(receptor-likeproteinkinase,RLK)在高等植物生长发育和环境刺激的信号传导中起着重要的作用。本文报告了一个新的大豆类受体蛋白激酶基因的全长cDNA克隆及对其基因结构和功能的初步分析。研究表明该基因序列编码的蛋白包含一个跨膜域、一个具有丝氨酸/苏氨酸激酶活性的胞内域和一个缺少N-末端信号肽的胞外域。采用生物信息学方法分析表明,该基因与一些拟南芥菜类受体蛋白激酶基因具有很高的相似性,这些激酶N-末端都缺少信号序列,属于植物胞质类受体激酶(receptor-likecytoplasmickinase,RLCK)亚家族。因此命名该大豆基因为GmRLCK(GenBankAccessionNo.AY687390)。对GmRLCK激酶域中磷酸化可能性较高的位点进行了预测。RT-PCR的结果表明,GmRLCK在大豆子叶、根、花以及豆荚中都有较高的表达,而在胚根、茎和成熟叶片中的表达相对较弱。进化分析表明GmRLCK与一些衰老相关的植物类受体蛋白激酶具有较近的亲缘关系。     

类受体激酶——植物环境适应性的调节枢纽

“莫听穿林打叶声,何妨吟啸且徐行。”大雨滂沱,苏轼拄着竹杖穿着蓑衣寻找避雨之所……树林竹叶虽不能避雨,却也不怕大雨的击打,这全都依赖于植物进化出了一套高度精密的信号响应机制来“趋利避害”,实现对环境变化的适应。植物感受环境信号需要类受体激酶(Receptor-like kinases,RLKs)。类受体激酶是一类定位在细胞膜上的单次跨膜蛋白,包括一个感受外界信号的胞外受体结构域,一个跨膜结构域和一个胞内激酶结构域。常见的类受体激酶信号通路中,首先由胞外受体结构域感受和识别细胞外界信号,将信号传递到细胞质一侧,胞质激酶结构域与下游蛋白相互作用,并启动其生化反应(如磷酸化),最终通过细胞核-细胞质穿梭信使将信号传递到细胞核内,调控下游基因表达进行信号输出,从而实现对环境快速变化的适应。     

白化菠萝蜜茎2个蛋白激酶和4个转录因子家族分析

为探究蛋白激酶(PKs)和转录因子(TFs)在白化菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus)幼苗茎次生生长中的表达变化,基于转录组数据对其差异表达基因(DEGs)进行预测及分类,并对挑选出的2个PKs和4个TFs家族构建系统进化树。结果表明,胞质类受体激酶(RLCK)-VIII家族的DEGs上下调表达各4个,亮氨酸富集重复类受体激酶(LRR-RLK)-X家族Xa和Xb-2分支中的DEGs均下调表达,Xb-1中的均上调,TCP家族的20个DEGs中有15个上调表达,zf-HD和GRF家族中的大多数DEGs上调表达,Alfin-like家族中的DEGs均下调表达。因此,这表明6个家族可能在菠萝蜜茎的次生生长过程和应对非生物胁迫中发挥重要作用。     

二聚化：受体酶氨酸激酶活化的重要机制

受体酪氨酸激酶家族是一类具有内源性蛋白酪氨酸激酶活性的生长因子受体。它们具有相似的分子结构,其配体介导的受体活化主要是通过二聚化的机制来实现的。配体介导同源或异源的受体二聚化,不同的配体以不同的机制介导受体的二聚化。本文介绍了受体酪氨酸激酶家族不同亚类受体在其配体介导下二聚化的机制,并着重介绍了表皮生长因子受体家族各成员间的异二聚化及其引起的胞内信号转导途径的多样化。     

二聚化:受体酪氨酸激酶活化的重要机制

受体酪氨酸激酶家族是一类具有内源性蛋白酪氨酸激酶活性的生长因子受体。它们具有相似的分子结构 ,其配体介导的受体活化主要是通过二聚化的机制来实现的。配体介导同源或异源的受体二聚化 ,不同的配体以不同的机制介导受体的二聚化。本文介绍了受体酪氨酸激酶家族不同亚类受体在其配体介导下二聚化的机制 ,并着重介绍了表皮生长因子受体家族各成员间的异二聚化及其引起的胞内信号转导途径的多样化     

SERKs,拟南芥中一组参与多条细胞信号传导途径的共受体

植物体细胞胚胎发生类受体激酶(SERKs)属于富含亮氨酸重复序列类受体激酶(LRR-RLK)第二亚家族,在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中共有5个成员,是一组国际植物学界的热点研究蛋白,广受关注.近年来的研究表明,SERKs作为共受体参与包括油菜素内酯信号传导、花药绒毡层细胞分化、气孔和维管束发育及花器官脱落在内的诸多生长发育过程;还参与细胞死亡调控、植物对病原菌的先天免疫反应等过程.本文综述了拟南芥中SERKs在这些过程中的功能     

花粉萌发转录基因组研究

为了解花粉萌发的详细细节,中国科学家利用拟南芥基因组芯片,首次发现从脱水成熟花粉粒,到含水花粉粒,再到拟南芥的花粉管的转录组变化。在花粉萌发和花粉管生长过程中,与细胞存活、转录、信号传导和细胞转运有关的表达基因发生了很大变化,尤其是那些正调控的基因。此外,类钙调蛋白、阳离子交换因子、以及热激蛋白家族在花粉萌发和花粉管生长过程中变化较大,     

拟南芥CRKs家族自抑域序列的预测

目的:以拟南芥CDPKs激酶家族为摹本,推测类结构激酶家族CRKs的自抑域.方法:以生物信息学工具phylip3.65和clustalx1.83对CDPK家族和CRK家族进行进化树构建平和多重序列比对分析.结果:结果显爪CDPK亚家族Ⅳ与CRK家族的相似程度很高,且自抑域序列区域非常保守.以此为依据预测了CRK家族各成员的自抑域序列.     

G蛋白偶联受体的信号通路多样性及药物开发

正G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)是人类基因组编码的最大膜蛋白家族,包含视紫红质样受体、分泌素受体、谷氨酸类受体、黏附类受体和Frizzled/Taste2受体等5个大类共800多个受体成员[1～5]. GPCR受体家族的概念是由杜克大学的Lefkowitz教授和斯坦福大学的Kobilka在1986年首次提出. Lefkowitz与Kobilka等人[6,7]在克隆β肾上腺素受体后,将其序列与视紫红质进行比较,发现二者具有相似的7次跨膜拓扑结构,他们随即提出所有7次跨膜受体都可能具有偶联G蛋白能力的假说.目前认为,GPCR的共同结构特点是具有保守的7次跨膜α螺旋,通过3个胞内环和3个胞外环相连,其N-末端和C-末端     

促红细胞生成素产生肝细胞受体A2(EphA2)SAM结构域对激酶结构域的脂质体结合能力与激酶活性的调控研究

促红细胞生成素产生肝细胞受体(Eph receptor) 是受体酪氨酸激酶(RTK)家族中最大的亚家族,其介导的双向信号传导对细胞的形态、黏附、运动、增殖、生存及分化都有重要的调控作用。EphA2是Eph受体家族中一个被广泛研究的重要亚型,在白内障和乳腺癌等病理发生过程中发挥了重要作用。既往研究发现:EphA2受体的激酶结构域可结合细胞膜,其激酶活性受磷脂膜的调控,但是相邻的SAM结构域对激酶结构域与脂膜的相互作用以及激酶活性的影响尚不清楚。在此项研究中,通过与磷酸酶PTP1B1-301活性片段共表达的方式,表达、纯化了EphA2受体的胞内段激酶-SAM串联结构域,通过比较胞内段激酶-SAM串联结构域与单独激酶结构域的脂质体结合能力,以及测定对应的激酶活性,发现:EphA2受体胞内段的SAM结构域使其激酶结构域与脂质体(4 mg/mL)的结合能力增强约6倍(P＜0.001);磷酸化后的EphA2胞内段激酶-SAM串联结构域结合脂质体(4 mg/mL)的能力比非磷酸化的胞内段激酶-SAM串联结构域提高2.5倍(P＜0.05);而结合脂质体后,激酶结构域的激酶活性也被进一步提高,从而形成正反馈。综上所述,本研究的发现提示:EphA2胞内段的酪氨酸激酶结构域与相邻的SAM结构域可形成一个完整的结构功能单位,其激酶活性和脂质体结合能力与单独的激酶结构域相比都形成了明显的差异,我们的这一发现对进一步理解Eph受体家族其他亚型的激酶结构域的活性调控提供了参考与思路。     

asr基因酵母双杂交系统的构建及筛选鉴定

为研究asr作用的分子机制,分析该基因表达产物在体内相互作用的靶蛋白,分别构建诱饵质粒载体和转基因拟南芥cDNA文库,通过转入酵母细胞中,初步的鉴定分析证实成功构建了诱饵质拉载体和拟南芥cDNA文库.构建的酵母双杂交系统为发现asr基因表达产物在体内相互作用的靶蛋白奠定了基础.     

LysM蛋白介导植物免疫防卫反应及其信号激发的研究进展

溶解素基序(LysM)是一类普遍存在于大多数有机体中的蛋白质结构域。植物细胞中含有LysM结构域的蛋白能够识别不同种类含有N-乙酰葡糖胺结构的配体分子,从而启动植物对病原菌的特异防御反应。作为一种重要的模式识别受体,LysM结构域蛋白通过不同形式的寡聚化、受体类胞质激酶BIK1和MAPK级联反应向下游传递信号,而病原菌能够通过其分泌的效应蛋白特异性识别或修饰模式识别受体,规避植物细胞中病原体相关分子模式诱导的免疫反应。该文主要综述受体激酶/蛋白在病原菌激发子识别和防卫反应启动中的作用。     

钙结合蛋白对花粉生长发育调控研究进展

植物钙结合蛋白存在于花粉管中,通过直接或间接结合Ca~(2+),定位膜结构,形成Ca~(2+)信号通道,发生信号转导,对花粉发育及花粉管的生长起到调控作用。目前已明确以钙调蛋白(CAM)、钙依赖型蛋白激酶(CDPK)、类钙调蛋白(CML)、类钙调素B类蛋白(CBL)和激酶蛋白(CIPK)为主的植物钙结合蛋白在调控花粉发育及花粉管生长方面的重要作用。该文主要对近年来国内外已经明确的各类钙结合蛋白家族以及家族成员间不同的作用机理的研究进展进行综述,并举例阐述了钙结合蛋白家族中各类成员对花粉管特定的作用方式及调控作用,最后对今后相关领域的研究前景进行了展望。     

SGTA基因及其蛋白的生物信息学分析

[目的]对SGTA基因及其蛋白的结构和特征进行生物信息学分析,为研究SGTA与肿瘤形成和发展的相关性提供理论基础。[方法]运用生物信息学数据库和软件对SGTA基因的结构、单核苷酸多态性位点(SNP)、SGTA基因与其他基因的相互作用网络、SGTA蛋白的理化性质、二级结构、蛋白结构域、蛋白翻译后修饰、蛋白质之间相互作用网络进行分析。[结果]人SGTA基因有5种可变剪接产物,编码区存在78个SNP位点,其中错义突变31个,无义突变1个。人SGTA蛋白由313个氨基酸组成,是稳定性不高的亲水蛋白,α-螺旋是其主要二级结构元件,属于TRP超家族,预测有3个磷酸化激酶修饰位点和数个潜在泛素化修饰位点。与SGTA存在相互作用的基因和蛋白多数与维持体内蛋白质稳定的分子伴侣功能相关。[结论]SGTA基因及其蛋白的生物信息学分析为进一步实验研究其在肿瘤形成和发展中的地位及调控机制奠定了基础。     

AtSARK互作蛋白的筛选与鉴定

植物LRR型类受体蛋白激酶在植物生命活动中发挥着重要作用。前期研究发现了一个通过生长素和乙烯的协同作用参与拟南芥叶片衰老过程正调控的类受体蛋白激酶, AtSARK。为深入研究 AtSARK 蛋白的作用机制, 文章采用酵母双杂交系统, 以AtSARK胞内域（AtSARK-CD）为诱饵蛋白, 对拟南芥均一化cDNA文库进行筛选, 得到83个AtSARK的候选互作组分, 经过复筛, 初步发现AtSARK的互作组分包括14-3-3蛋白、FKBP-型肽脯氨酰顺反异构酶、醛缩酶超家族成员、RING/U-box 超家族成员以及WRKY转录因子家族成员。我们对其中一个功能未知的醛缩酶家族基因AtFBA5 （AT4G26530）的表达模式进行了分析, 并用GST pulldown实验证实了AtSARK-CD与 AtFBA5间存在直接的相互作用。At-SARK互作组分的文库筛选及AtFBA5的分离有利于进一步研究 AtSARK 基因在衰老信号通路中的作用机制。     

3-羰基辛酰基高丝氨酸内酯诱导拟南芥根细胞Ca~（2＋）内流

N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）是革兰氏阴性细菌群体感应系统（QS）中的胞间通讯信号分子。近年的研究表明AHLs可以调控植物生长发育及防卫反应,但其调控机制尚不清楚。本研究以拟南芥为材料,采用3-羰基辛酰基高丝氨酸内酯（3OC8-HSL）处理转水母发光蛋白基因的拟南芥幼根细胞,利用冷光仪检测3OC8-HSL对拟南芥根细胞中胞质游离Ca2＋浓度（[Ca2＋]cyt）变化的影响,同时采用Ca2＋专一性螯合剂EGTA和Ca2＋通道抑制剂预处理转基因拟南芥根细胞,用全细胞膜片钳技术分析3OC8-HSL诱导拟南芥根细胞中[Ca2＋]cyt升高的Ca2＋来源。结果表明,3OC8-HSL可诱导拟南芥根细胞中[Ca2＋]cyt瞬时升高。这种诱导效应可被EGTA、异搏定（verapamil）、LaCl3所抑制,但LiCl预处理对这种诱导效应无影响。膜片钳分析结果显示,3OC8-HSL可激活质膜Ca2＋通道,增加胞外Ca2＋内流。说明细菌AHLs可诱导植物Ca2＋信号产生,且这种Ca2＋信号主要源于胞外Ca2＋内流,暗示Ca2＋信使系统参与植物对细菌QS信号的响应。     

基于生物信息学分析SARS-CoV-2 S蛋白与ACE2受体结合机制

[目的]预测并分析ACE2受体与SARS-CoV-2S蛋白结合的机制.[方法]从NCBI数据库中获取S蛋白及ACE2蛋白的氨基酸序列,利用在线软件分析其理化性质、高级结构及功能域,通过STRING软件构建ACE2蛋白相互作用网络,分析其关联通路和代谢途径.[结果]S蛋白由1 273个氨基酸组成,与SARS-COVS蛋白...     

油橄榄AP2/ERF转录因子鉴定及水胁迫表达分析

为探究油橄榄AP2/ERF基因家族对水胁迫的响应机制,该研究对受干旱及水淹胁迫的‘佛奥’和‘TYZ-1号’2个品种的根和叶进行转录组测序,并对油橄榄中AP2/ERF转录因子的蛋白理化性质、基因结构及系统进化进行分析,同时分析与水胁迫相关的AP2/ERF转录因子在2个油橄榄品种中的基因表达差异且进行RT-qPCR验证。结果表明：(1)在油橄榄中鉴定得到110个AP2/ERF基因家族成员,该110个蛋白质所含氨基酸大小为173～717 bp,均不存在信号肽,为非分泌蛋白。将油橄榄AP2/ERF与模式植物拟南芥AP2/ERF蛋白构建进化树发现,油橄榄AP2/ERF蛋白分为AP2、RAV、ERF和Solosist 4大类,其中ERF分为ERF和DREB 2个亚类,ERF包含ERF B1～ERF B6 6个子亚类,DREB包含DREB A1～DREB A6 6个子亚类,这与模式植物拟南芥AP2/ERF的分类一致,每个亚家族同时包含了油橄榄和拟南芥AP2/ERF蛋白,说明拟南芥和油橄榄的AP2/ERF家族在进化水平上有一定的相似性。(2)油橄榄AP2/ERF同一亚家族蛋白具有相同的基因结构及保守元...