细菌趋化信号通路中的磷酸酯酶CheZ

细菌通过趋化系统获得在复杂环境中的生存优势。趋化性在细菌致病性、病菌定殖、固氮细菌与宿主共生、植物与微生物互作等方面有重要的作用。作为趋化信号适应中不可或缺的调节蛋白,对CheZ的深入研究具有重要意义。本文主要对CheZ的结构、作用机制、功能调节、蛋白定位以及进化地位等方面的研究现状进行了综述,旨在为其它细菌中趋化系统的研究提供有益参考。     

黄色粘球菌的运动机制及其多细胞发育调控的研究进展

粘细菌是原核生物中的“高等生物”,具有特殊的运动能力以及类似真核生物的复杂的多细胞发育生活史,其多细胞发育过程的调控一直是粘细菌研究的热点。近年来,许多关于粘细菌研究的新理论、新学说不断涌现,给予粘细菌研究极大的启发。本文综述了模式菌株黄色粘球菌的运动类型、运动机制以及运动的调控系统,并对其多细胞发育过程的信号传递调控模式进行初步阐释,为更深一步的研究粘细菌复杂的生命调控过程奠定基础。     

细菌趋化性的信号传导及调节机制研究进展

近年来,人们对细菌趋化性系统中的蛋白质生化和结构方面的认识逐渐加深,其调节趋化反应的信号传导系统在原核生物中较为保守,其中对大肠杆菌的趋化性研究得最透彻,为理解其他信号传导机制提供了有力的参考依据.详细介绍细菌趋化性的信号传导机制,并对包括趋化反应调节蛋白CheY的蛋白质结构以及两种修饰方式的趋化性调节机制最新进展进行了综述.     

精子趋化运动的研究近况

精子趋化作用具有重要的生理功能,体现在这种趋化过程促使大量的精子到达受精部位,从而实现精子与卵子的相遇、顶体反应的发生及精卵融合。近年,人们研究发现精子在趋化运动存在一种新的运动模式（turn-and—straight模式）。同时,在信号转导方面认为CatSper就是孕酮在精子膜上的受体,并参与信号的跨膜转导。     

气孔运动中的活性氧信号

大量研究证明活性氧(ROS)在气孔运动中起信号分子的作用。保卫细胞中ROS的产生依赖于特定的酶, 其中NADPH氧化酶组分RBOH已得到深入研究, 并已证实其参与生物与非生物胁迫反应。植物激素包括脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、乙烯、生长素及细胞分裂素等, 它们均通过ROS的介导来调控气孔运动。生物胁迫(如毒性细菌和真菌)也会调控气孔运动。ROS参与这些调控过程。保卫细胞中存在多层次对ROS产生及其作用的调节, 抗氧化活性物质和ROS敏感蛋白(如蛋白激酶和磷酸酶)均可传递ROS信号并调节气孔运动。ROS对离子通道调节的证据也越来越多。保卫细胞由于可通过ROS整合复杂的信号途径, 已成为研究植物ROS信号转导过程的良好模式系统。     

气孔运动中的活性氧信号

大量研究证明活性氧(ROS)在气孔运动中起信号分子的作用。保卫细胞中ROS的产生依赖于特定的酶,其中NADPH氧化酶组分RBOH已得到深入研究,并已证实其参与生物与非生物胁迫反应。植物激素包括脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、乙烯、生长素及细胞分裂素等,它们均通过ROS的介导来调控气孔运动。生物胁迫(如毒性细菌和真菌)也会调控气孔运动。ROS参与这些调控过程。保卫细胞中存在多层次对ROS产生及其作用的调节,抗氧化活性物质和ROS敏感蛋白(如蛋白激酶和磷酸酶)均可传递ROS信号并调节气孔运动。ROS对离子通道调节的证据也越来越多。保卫细胞由于可通过ROS整合复杂的信号途径,已成为研究植物ROS信号转导过程的良好模式系统。     

鞘脂类与细胞信号传导的研究进展

当前生命科学研究中的一个中心问题是关于细胞代谢、生长、发育、适应、防御和凋亡等的调节机制,以及调控异常与疾病,特别是与一些重大疾病,如肿瘤、心血管病、糖尿病以及老年性痴呆等的关联.这些问题与生物信号分子所携带的信息的细胞内的传递有关.我们已经知道,细胞中存在着遣传信息传递系统,即由DNA(基因)转录成mRNA再翻译成蛋白质过程所形成的信息流,控制着生物体生长发育和新陈代谢.此外,细胞中还存在一个调节细胞代谢、生长、增殖、凋亡和各种功能活动的信号转导系统,它们由能接收信号的特定的受体、受体后的信号转导途径及其作用的终端所组成.它们能够对各种胞外信号分子,如激素、神经递质、细胞因子以及药物等起反应,通过细胞内的信号转导过程,调节代谢酶、离子通道、转录因子等的活性,产生各种生物效应.不同的信号转导通路间具有相互的联系和作用,形成复杂的网络.了解信号转导系统的组成及信号转导的机制,对于深入认识生命过程和揭示生命的本质具有重要意义,同时由于信号转导的失控可导致多种疫病,因此有关信号转导过程的研究还有助于阐明疾病的发生和发展的机制,并为新药的设计和发展新的治疗方法提供思路,达到预防和治疗疾病的目的.     

从进化谈细菌细胞间的群体感应信号传递

传统观念认为细菌是一种个体的、非社会性的生物体。近年来的研究表明细菌可以产生化学信号并通过它们实现细菌间信息传递。细菌的群体感应调节系统(Quorum sensing,QS)调节着个体细胞之间的相互合作,使其表现出类似多细胞的群体行为。文章以近年来的一些最新研究进展为基础,在了解细菌间的信息传递系统的基础上,从进化角度讨论了QS系统的遗传产生过程,探讨了细菌细胞间的相互作用。细菌间的信息交流是一种动态的过程,受到了环境中的营养物质的水平、温度、pH等多种因素的影响。作者推测细菌信号传递系统的进化是受到环境条件以及基因交换、所在微生物群体变化等因素影响下的一种不断变化的动态过程,这也许有别于动植物这类的高等生物的进化过程。这种动态的变化过程也就暗示:从长远来看,信息传递系统中的偷机者只是在一定条件下的暂时存在。     

二元信号转导系统与细菌的致病性

二元信号转导系统是广泛存在于细菌中的信号传导机制。病原菌在感染宿主的过程中,能通过该系统密切感受和响应体内外各种微环境的变化,进而调节各种基因表达以完成其致病过程。由于二元信号转导系统在病原菌的致病性方面具有重要作用,将其作为抗感染治疗中的靶点具有良好的应用前景。     

细菌Cpx信号转导系统的功能及调控机制研究进展

Cpx (conjugative pilus expression)双组分信号转导系统是革兰阴性细菌中一种复杂的包膜应激系统,能感应从不同信号传输点传入的多种包膜信号。位于胞质中的反应调节子CpxR磷酸化后能够调节众多编码内外膜上相关蛋白基因的表达。Cpx系统的激活还能调节细菌对抗生素和酸等压力的抵抗性。本文介绍了Cpx系统的组成,重点对Cpx系统的信号感应及调控机制进行综述,以期为Cpx系统的调控网络及其调节细菌重要生理过程的研究提供参考依据。     

根际微生物组中细菌趋化系统的生态功能

在根际微环境中,特定的土壤微生物能够利用自身独特的趋化系统感应根系分泌物,响应植物的选择性招募。细菌的趋化系统介导了植物-微生物以及微生物间相互作用,在植物对根际微生物组的选择中发挥着关键的生态学功能。综述了根际微生物组中细菌趋化系统的研究进展,从生态学的角度提出了未来针对根际细菌趋化系统的研究方向,旨在阐明根际细菌趋化系统的生态学功能,为增进理解作物根际微生物组的募集过程,以及未来农业中根际微生物组的重组构建奠定理论基础。     

脂多糖信号通路中的蛋白质修饰

革兰氏阴性细菌外膜中的脂多糖,又称内毒素,感染宿主后可导致脓毒症、脓毒性休克和多器官功能障碍综合症. 脂多糖借助信号转导通路诱发宿主的应答,刺激免疫细胞产生大量具有致热效应的炎性细胞因子,引起免疫系统的过度活化. 近年来,研究脂多糖受体TLR4及其信号转导在先天免疫和获得性免疫中的作用,以及脂多糖信号通路的复杂调控机制取得了突破性进展. 其中蛋白质翻译后修饰参与脂多糖信号通路调节的研究成为这一领域的新热点之一. 本文总结了磷酸化修饰、泛素化修饰、ISG15化修饰和SUMO化修饰在调节脂多糖信号通路方面的作用.不仅对被修饰蛋白如何传递和调节脂多糖信号以及翻译后修饰在该过程中的作用进行了阐述,还着眼于不同翻译后修饰形式之间的关联.脂多糖信号通路的深入研究不但有助于阐明内毒素相关疾病的分子机理,还可为临床预防和治疗革兰氏阴性细菌感染所致疾病提供新靶点.     

肺炎链球菌二元信号转导系统研究进展

肺炎链球菌是引起细菌性肺炎的主要病原菌。透彻地了解肺炎链球菌的信号转导对于系统地认识该菌的致病机制和靶标药物的设计具有重要意义。二元信号转导系统作为在病原菌中普遍存在的一种跨膜信号转导机制,在细菌响应外界环境变化并作出适应性反应的过程中起着主要作用。随着大规模基因组测序、信号标签诱变、差异荧光诱导以及DNA微阵列等技术的蓬勃发展,关于肺炎链球菌的二元信号转导系统已经取得了许多重要的研究成果。本文就肺炎链球菌二元信号转导系统的研究进展作一综述。     

十字花科黑腐病菌中甲基趋化受体蛋白的研究

趋化性是有运动能力的细菌对环境中的刺激物产生的趋向或离避行为。在细菌的趋化系统中,能够感应环境中化学物质浓度梯度的化学受体称为趋化受体。十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc)是重要的植物病原菌,也是一种研究微生物与宿主互作机理的重要模式菌,然而关于Xcc中趋化受体的研究还较少。本研究利用生物信息学技术对Xcc8004中的21个甲基受体趋化蛋白(methyl-accepting chemotaxis proteins, MCPs)进行功能域分析并构建了系统进化树。结果表明,Xcc中MCP具有比较高的保守性。利用同源双交换法构建了MCP编码基因的缺失突变体,对这些突变体的生物学功能分析表明:21个MCP编码基因突变后,皆影响Xcc对糖类、氨基酸等趋化物的趋化性;大多数突变不影响细菌的运动性,但XC_2311、XC_2304、XC_1937、XC_2223分别突变后,影响细菌的游动性和泳动性。     

高等植物中的蛋白磷酸酶与信号传递途径

蛋白激酶与蛋白磷酸酶在细胞信号传递中起着重要作用。有关高等植物中蛋白激酶的研究工作已经较多,但关于蛋白磷酸酶的研究在以前却未受到足够的重视。本文主要介绍最近有关蛋白磷酸酶在高等植物的信号传递中有重要作用的研究工作。这些与蛋白磷酸酶有关的信号传递途径包括气孔运动调节与脱落酸的信号转导、植物对病原及逆境的响应以及植物发育的调控。这些研究工作清楚地证明,蛋白磷酸酶的功能不仅表现为蛋白激酶功能的逆向平衡机制,而且在许多信号传递过程中蛋白磷酸酶起着主导作用。     

细胞分裂素:代谢、信号转导、交叉反应与农艺性状改良

在高等植物中,细胞分裂素通过对细胞分裂与分化的调节而广泛参与了对植物生长发育的调控。在过去的10余年,利用模式植物拟南芥的研究,在阐明细胞分裂素的代谢、转运与信号转导等方面取得了重要的进展。同时,关于细胞分裂素与其它信号途径之间存在的广泛交叉反应也受到了人们的注意。根据我们现有的知识,细胞分裂素信号转导是通过磷酸基团在一个双元组分系统之间的系列传递而完成的,该过程被称之为“磷酸接力传递”（phosphorelay）。细胞分裂素与其它信号途径的互作可能也主要是通过双元组分系统链接的。双元组分系统中目前已知的主要信号元件不仅表现出功能冗余性,同时在调控特定的植物生长发育过程时也具有特异性。本文在对细胞分裂素的代谢与转运过程简要评述的基础上,对其信号转导以及与其它信号途径间交叉反应的研究进展进行重点讨论,并展望细胞分裂素研究对重要农业性状改良的意义。     

细菌的小分子信号转导

细菌利用多种小分子进行胞内和胞外的信号转导。它们通过对这些小分子的监测来感知胞外环境的变化,并通过识别这些环境刺激因子将胞外信号跨膜传递到细胞内,转化为胞内第二信使,从而产生相应的生理反应来适应环境的变化。该文介绍细菌群体感应信号转导和胞内环二核苷酸信号转导途径,讨论这两种信号转导途径如何共同调控生物膜的形成、多细胞化和致病能力等诸多细菌细胞生理行为,以及这两种途径之间可能存在的联系。     

植物抗病防卫反应中的特异性钙信号

在植物细胞中,钙离子是普遍存在的第二信使,参与多种信号途径.大量研究表明,钙信使系统参与植物与病原菌互作的信号转导过程.近些年来,特异性钙信号在抗病中的作用越来越受到关注.文章综述了近年来在植物表达防卫反应过程中特异性钙信号的形式及其形成的生理机制的研究进展.     

细胞分裂素: 代谢、信号转导、交叉反应与农艺性状改良

在高等植物中, 细胞分裂素通过对细胞分裂与分化的调节而广泛参与了对植物生长发育的调控。在过去的10余年, 利用模式植物拟南芥的研究, 在阐明细胞分裂素的代谢、转运与信号转导等方面取得了重要的进展。同时, 关于细胞分裂素与其它信号途径之间存在的广泛交叉反应也受到了人们的注意。根据我们现有的知识, 细胞分裂素信号转导是通过磷酸基团在一个双元组分系统之间的系列传递而完成的, 该过程被称之为“磷酸接力传递”(phosphorelay)。细胞分裂素与其它信号途径的互作可能也主要是通过双元组分系统链接的。双元组分系统中目前已知的主要信号元件不仅表现出功能冗余性, 同时在调控特定的植物生长发育过程时也具有特异性。本文在对细胞分裂素的代谢与转运过程简要评述的基础上,对其信号转导以及与其它信号途径间交叉反应的研究进展进行重点讨论, 并展望细胞分裂素研究对重要农业性状改良的意义。     

群感效应与链霉菌次生代谢调控

群感效应是细菌协调群体行为的一种外界信号传递机制,在细菌中普遍存在,参与细胞的多种生理过程。链霉菌中也存在群感效应,在抗生素等次生代谢产物的生物合成中起重要的调控作用;从自诱导信号分子的结构到信号传递机制都存在一定多样性,其中以A-因子为代表的γ-丁酸内酯类信号分子的作用机制研究最为深入。近几年在链霉菌中发现的PI-因子、M-因子以及一些特定的代谢产物则代表几类结构较新颖的信号分子,通过群感效应机制调控次生代谢过程;链霉菌中还发现胆固醇氧化酶、甘油等分子具有信号分子特征,不排除是通过群感效应来参与抗生素生物合成调控。本文主要就参与链霉菌次生代谢调控的几类群感效应系统的研究状况进行综述,重点阐述各类群感信号分子的结构和信号传递机制的不同,并对链霉菌群感效应的研究趋势以及在抗生素高产菌遗传育种中的应用前景进行了展望。