植物细胞钙依赖型蛋白激酶参与ABA信号转导过程的实验证据

利用膜片钳技术探讨了植物细胞钙依赖型蛋白激酶（ＣＤＰＫ）是否参与了植物激素脱落酸（ＡＢＡ）调控气孔运动的信号转导过程。胞外加入１μｍｏｌ／ＬＡＢＡ完全抑制光照条件下蚕豆叶片气孔的开放,同时加入ＣＤＰＫ抑制剂三氟拉嗪则显著降低ＡＢＡ对气孔开放的抑制作用。在胞内加入１μｍｏｌ／ＬＡＢＡ抑制全细胞内向钾电流约６０％,同时加入ＣＤＰＫ的底物组蛋白ⅢＳ则可完全逆转ＡＢＡ对内向钾电流的抑制作用。研究结果证明,ＣＤＰＫ可能通过对保卫细胞内向钾离子通道的调节介导了ＡＢＡ调控气孔运动的信号转导过程。     

钙依赖蛋白激酶（CDPKs）在植物钙信号转导中的作用

CDPKs在植物钙信号转导中起重要作用。本文介绍了植物钙信号转导及CDPKs的结构与生化性质,在此基础上,重点总结了CDPKs在植物钙信号转导中的潜在调节作用,包括基因表达、代谢、离子和水分的跨膜运输、细胞骨架的动态变化、气孔运动和生长发育等,并提出了在CDPKs研究中已达成的共识和需要解决的问题。     

钙依赖型蛋白激酶调节保卫细胞膜内向钾离子通道的实验证据

保卫细胞内钙离子浓度的变化对气孔保卫细胞质膜上的内向钾离子通道活性有显著调节作用,而钾离子通道活性的变化可导致细胞渗透压的改变,进而调节气孔的开闭运动。然而,钙离子通过何种机制实现对钾离子通道的调节尚不清楚。作者利用膜片钳全细胞记录方法探讨了钙依赖型蛋白激酶（ＣＤＰＫ）是否参与了钙离子调节保卫细胞钾离子通道的信号转导过程。当胞内钙离子浓度为１．５μｍｏｌ／Ｌ时,保卫细胞全细胞内向钾电流被抑制约６０％;同时加入ＣＤＰＫ的底物组蛋白ⅢＳ或ＣＤＰＫ的底物竞争性抑制剂鱼精蛋白可完全逆转钙离子的作用;但在胞内同时加入纯化的ＣＤＰＫ蛋白则可进一步促进钙离子对保卫细胞内向钾电流的抑制。研究结果初步证明,ＣＤＰＫ介导了钙离子调节保卫细胞内向钾离子通道的信号转导过程     

玉米根尖细胞液泡膜结合的蛋白激酶的存在及其性质

为了解液泡膜蛋白在植物细胞信号途径中的功能,用新型的非放射性同位素方法从玉米根细胞的高纯度液泡膜上鉴定出一种膜内在的蛋白激酶.这种蛋白激酶具有Ca2+依赖、CaM和磷脂酰丝氨酸不依赖等特性,与已在多种植物中报道的含有类似钙调素结构域的蛋白激酶CDPK相似.离体实验表明其活性的最适pH值为6.5,最适Ca2+浓度为10 μmol/L.从最适pH值和去污剂的影响可以推测出其活性位点朝向胞质一侧.Zn2+对其活性没有明显的抑制作用,说明该激酶缺少某些哺乳动物的蛋白激酶常含有的锌指结构.当液泡膜蛋白在Ca2+和ATP存在的条件下被预磷酸化后,液泡膜H+-ATPase的ATP水解和质子转运过程均被激活.激活的活性可以被碱性磷酸酶逆转.以上结果说明玉米根尖细胞的液泡膜中存在一种可能是CDPK的蛋白激酶.由它造成的Ca2+依赖的磷酸化作用激活了液泡膜H+-ATPase的活性.这些结果将有助于深入研究CDPK在植物细胞信号转导中的功能.     

植物液泡膜上的焦磷酸酶

本文概述了焦磷酸酶在植物物质和能量代谢过程中的调节作用,并对液泡膜焦磷酸酶的质子泵功能研究现状进行了讨论。     

钙激活氯离子通道对大鼠肺动脉张力的调节作用

目的：研究钙激活氯离子通道及其通道阻断剂尼氟灭酸（niflumic acid,NFA）、indaryloxyacetic acid（IAA-94）在苯福林（phenylephrine,PE）引起的肺动脉收缩中的作用。方法：常规离体血管灌流法检测肺动脉环张力;采用钙荧光探针（Fura-2／AM）负载急性酶分离法（胶原酶Ⅰ型和木瓜蛋白酶）获得的大鼠肺动脉平滑肌细胞（PASMCs）,观察NFA和IAA-94对PE诱导的PASMCs胞浆游离钙离子浓度（[Ca^2＋]i）的影响,用荧光分光光度计法检测[Ca^2＋]i。结果：钙激活氯离子通道阻断剂NFA和IAA-94可以舒张PE引起的肺动脉环收缩;NFA和IAA-94对KCl引起的血管收缩无影响;PE可以引起[Ca^2＋]i升高,NFA和IAA-94对PE诱导[Ca^2＋]i升高无影响。结论：钙激活氯离子通道在生理状态下与血管活性药（PE）引起的肺动脉张力变化有关,这为研究其在低氧肺血管收缩中的作用提供了新的线索。     

玉米根尖细胞液泡膜结合的蛋白激酶的存在及其性质

为了解液泡膜蛋白在植物细胞信号途径中的功能 ,用新型的非放射性同位素方法从玉米根细胞的高纯度液泡膜上鉴定出一种膜内在的蛋白激酶。这种蛋白激酶具有Ca2 依赖、CaM和磷脂酰丝氨酸不依赖等特性 ,与已在多种植物中报道的含有类似钙调素结构域的蛋白激酶CDPK相似。离体实验表明其活性的最适pH值为 6 .5 ,最适Ca2 浓度为 1 0 μmol/L。从最适pH值和去污剂的影响可以推测出其活性位点朝向胞质一侧。Zn2 对其活性没有明显的抑制作用 ,说明该激酶缺少某些哺乳动物的蛋白激酶常含有的锌指结构。当液泡膜蛋白在Ca2 和ATP存在的条件下被预磷酸化后 ,液泡膜H _ATPase的ATP水解和质子转运过程均被激活。激活的活性可以被碱性磷酸酶逆转。以上结果说明玉米根尖细胞的液泡膜中存在一种可能是CDPK的蛋白激酶。由它造成的Ca2 依赖的磷酸化作用激活了液泡膜H _ATPase的活性。这些结果将有助于深入研究CDPK在植物细胞信号转导中的功能。     

盐胁迫对玉米根尖质膜上受钙激活的蛋白激酶的影响

以02mal／L的NaCl对玉米根尖进行盐胁迫,导致质膜上一种受钙激活的蛋白激酶（该激酶表现为钙依赖蛋白激酶的特性）的活性迅速增加。盐胁迫至15min时激酶的活性达到最大,较对照高30％,以后逐渐降低,盐胁迫至切50min时激酶活性仍略高于对照。10％PEG6000处理玉米很尖也可诱导质膜上受钙激活的蛋白激酶活性增加。用外源ABA处理玉米根尖,未导致上述蛋白激酶活性的变化。放射自显影显示质膜上33kD和58kD两种蛋白可能是质膜受钙激活的蛋白激酶的内源底物。     

盐胁迫对玉米根尖质膜上受钙激活的蛋白激酶的影响

以０．２ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＣｌ对玉米根尖进行盐腔迫,导致质膜上一种受钙激活的蛋白激酶的活必迅速增加。盐腔迫至１５ｍｉｎ时激酶的活性达到最大,较对照高３０％,以后逐渐降低,盐胁迫至５０ｍｉｎ时激酶活性仍略高于对照。     

大豆下胚轴可溶性蛋白中钙激活的蛋白激酶

大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍ ａｘ Ｌ．） 下胚轴可溶性蛋白提取液进行自磷酸化,以ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳分析其标记产物时发现,当有较高浓度的Ｃａ２＋ 存在于反应液中时,有一条１８ ｋＤ蛋白带被高强度标记,同时也可观察到另一条标记强度不高的６７ ｋＤ蛋白带． 当反应时间延长到１５ 或３０ｍ ｉｎ 时,它们的标记强度都逐渐减弱,最终从放射自显影底片上消失;在反应液中加入钙螯合剂ＥＧＴＡ 时,则只有６７ ｋＤ 被高强度标记;在磷酸化反应过程中加入非标记ＡＴＰ,蛋白中的３２Ｐ逐渐被非标记磷取代,表明反应体系处于磷酸化－脱磷酸化的平衡过程中,并有结果显示这一过程是钙依赖性的． 组蛋白Ｈ１ 可以使反应进程加快,表明提取液中的蛋白激酶可以利用它作为底物． 综合结果表明,１８ ｋＤ和６７ ｋＤ蛋白可能是具有自磷酸化能力且对Ｃａ２＋ 敏感的蛋白激酶,它们对Ｃａ２＋ 的不同反应,使得钙信号的传递更具可控性     

钙调素依赖型蛋白激酶在植物开花调控中的作用

钙调素依赖型蛋白激酶已被证明在诸多信号传导过程中起重要作用.研究了这一类激酶在植物开花调控中的可能作用.将分离自玉米的钙调素依赖型蛋白激酶(maize calmodulin-dependent protein kinase 1,MCK1),经过基因羧基末端(此羧基末端含有该基因的钙调素结合区)缺失突变成为MCKt,该基因的表达不再受钙调素的调控,通过农杆菌转化法获得转基因烟草植株.结果表明,MCKt的表达显著影响烟草的开花发育程序, 导致植物主枝的花原基败育以及侧枝营养生长期的延长.败育过程首先开始于正在发育的花药,然后是整个花的衰老.侧芽营养生长期的延长表征为产生成簇的伸长、窄小而扭曲的非典型叶片.这些结果显示,钙调素依赖型蛋白激酶同源物在开花调控中起着重要作用.     

钙依赖的蛋白激酶与植物抗逆性

植物钙依赖的蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinases,CDPKs)是细胞Ca2 信号的受体,同时具有Ca2 受体蛋白和Ser/Thr蛋白激酶的功能。许多植物CDPKs基因受环境胁迫刺激发生表达水平的改变,这些基因在植物逆境胁迫的Ca2 信号转导中起着十分重要的作用,为植物CDPKs抗逆功能的研究和植物的抗逆遗传改良提供了理论基础和基因资源。     

植物中钙依赖蛋白激酶（CDPKs）的结构与功能

在植物细胞中,钙离子作为第二信使,通过钙依赖蛋白激酶（CDPKs)发挥功能是其传递信号的主要途径之一。CDPKs广泛存在于植物体中,是目前植物体内研究最深入的蛋白激酶,在简要阐述CDPKs于植物体内的分布定位的基础上,介绍了CDPKs的结构特点,生化性质及其在植物细胞生理功能中的作用,并就该领域的研究前景作了展望。     

植物中钙依赖蛋白激酶(CDPKs)的结构与功能

在植物细胞中,钙离子作为第二信使,通过钙依赖蛋白激酶（CDPKs）发挥功能是其传递信号的主要途径之一。CDPKs广泛存在于植物体内,是目前植物体内研究最深入的蛋白激酶。在简要阐述CDPKs于植物体内的分布定位的基础上,介绍了CDPKs的结构特点、生化性质及其在植物细胞生理功能中的作用,并就该领域的研究前景作了展望。     

下丘脑神经元钙激活钾通道的整流现象

目的研究SD乳鼠下丘脑神经元中钙激活钾通道的整流现象.方法采用膜片钳内面向外式记录方式.结果记录到一种大电导钙激活钾通道(KCa),在对称140mmol/L[K+]时内向电导为(171±12)pS,不随[Ca2+]变化而改变,而外向电导可受[Ca2+]调控,当[Ca2+]为500μmol/L时,外向电导为(76±14)pS.[Ca2+]越大,整流现象越明显,Mg2+对这种KCa的整流作用不明显.结论下丘脑神经元中KCa具有Ca2+依赖性整流现象,它可能与神经元的兴奋性和稳定性有关.     

灰绿藜液泡膜焦磷酸酶基因的克隆及表达分析

采用同源克隆的方法,获得盐生植物灰绿藜的液泡膜焦磷酸酶基因(VP1)全长cDNA,命名为CgVP1。生物信息学预测分析表明,CgVP1基因包含一个2 292bp的开放阅读框,编码763个氨基酸。CgVP1不仅具有与植物液泡膜焦磷酸酶共有的氨基酸序列DVGADLVGKVE,而且CgVP1与其它植物的VP1相似性达86%。跨膜结构域预测显示,CgVP1氨基酸序列含有12个跨膜螺旋区,可能定位于细胞膜系统上。RT-PCR检测表明,200mmol/L NaCl条件下萌发生长的灰绿藜,再进行800mmol/L NaCl胁迫处理24h后,CgVP1基因表达显著增强。不同浓度KCl、CaCl2、MgCl2分别处理24h,KCl和MgCl2浓度增高,CgVP1基因表达下降,CaCl2则不影响CgVP1基因表达。研究结果表明,灰绿藜CgVP1基因表达对不同种类盐胁迫响应不同,NaCl胁迫可以上调CgVP1基因表达。该研究结果有助于阐明盐胁迫对盐生植物灰绿藜CgVP1基因表达的调控作用。     

NaCl胁迫下大麦根液泡膜H+-ATPase活性、离子吸收与钙的关系

NaCl胁迫2 d,耐盐大麦(Hordeum vulgare L.cv) ("滩引2号")根系液泡膜H+-ATPase活性增强,H+-PPase活性下降.以质膜Ca2+通道抑制剂La3+ (1 mmol/L)或Ca2+螯合剂EGTA (5 mmol/L)处理大麦幼苗,抑制了NaCl诱导的液泡膜H+-ATPase活性的增强,但提高了H+-PPase活性;用CaM拮抗剂三氟拉嗪(TFP,20 μmol/L)处理,也抑制了液泡膜H+-ATPase活性的增强.NaCl胁迫下,外加La3+,TFP或La3++TFP处理,使Na+吸收增加,K+和Ca2+吸收降低.结果表明,NaCl胁迫下,液泡膜H+-ATPase活性提高和离子吸收的变化可能与Ca-CaM系统有关.     

NO调控下丘脑钙激活钾通道的机制研究

目的 :研究NO对下丘脑神经元钙激活钾通道 (KCa)的作用及其机制。方法 :采用膜片钳技术内面向外式及细胞贴附式。结果 :NO可直接或通过升高cGMP来提高KCa通道的开放概率 (Po) ,这种增强作用是因为通道开放时间延长及开放频率增加。结论 :下丘脑神经元中NO可通过不同机制激活KCa。     

钙激活性氯离子通道的电生理研究

目的:研究大鼠肺动脉平滑肌细胞上钙激活性氯离子通道的电流、电压电流关系等电生理特性.方法:采用急性酶分离法(胶原酶Ⅰ型和木瓜蛋白酶)分离出单个肺动脉平滑肌细胞,应用膜片钳技术,测定各组大鼠肺动脉平滑肌细胞上钙激活性氯离子通道电流和电压电流.结果:急性酶分离法能成功分离出适用于膜片钳记录的单个大鼠肺动脉平滑肌细胞,并测到稳定的钙激活性氯离子通道电流,该电流表现出时间、电压及钙离子依赖性,并呈外向整流特征.结论:大鼠肺动脉平滑肌细胞的钙激活氯离子通道具有时间依赖性、钙离子依赖性和电压依赖性,并具有外向整流特征.     

植物丝裂原活化蛋白激酶级联信号转导通路研究进展

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)是酵母、动物和植物等真核生物中普遍存在和高度保守的一类信号转导通路,由MAPKKK、MAPKK和MAPK等3部分组成,在应对生物非生物胁迫、激素、细胞分裂调控及植物生长发育等过程中发挥重要作用。该文对近年来国内外有关MAPK级联通路的组成、在植株体内的生物学功能以及MAPK通路的失活进行了概述,旨在为今后MAPK通路介导的信号转导机制的研究提供参考依据。