eATP——植物细胞外的信使分子

对近年来植物细胞外ATP生理功能和信号转导机制的研究进展作介绍。     

信号分子介导藻类细胞程序性死亡的研究进展

藻类是水生态系统中的重要初级生产者,在物质转换和能量迁移过程中发挥重要作用。细胞程序性死亡(PCD)作为一种细胞自我调控的死亡模式,受到多种信号分子的控制。研究发现藻类细胞在遭受环境胁迫的情况下,在形态和生理上均表现出类PCD的特征,同时伴随着活性氧/一氧化氮/钙离子(ROS/NO/Ca²⁺)水平的变化。研究认为, ROS/NO/Ca²⁺作为信号分子介导藻细胞内的caspase-like酶活性变化,从而触发藻细胞的类程序性死亡。然而,对信号分子是如何在环境胁迫下的藻类细胞中引发类PCD仍知之甚少。文章综述了信号分子ROS/NO/Ca²⁺介导藻类类PCD的研究进展以及信号分子间的级联关系,并对今后类PCD在该领域待开展的研究进行了展望。     

保卫细胞中ABA信号调控机制研究进展

脱落酸(ABA)具有调节植物快速响应逆境的重要功能。植物细胞中ABA核心信号通路由ABA受体PYR1/PYLs/RCARs、A类碱性蛋白磷酸酶PP2Cs和Snf1相关蛋白激酶SnRK2s组成。活性氧(ROS)和Ca²⁺是保卫细胞中的重要第二信使,调控ABA诱导的气孔关闭。该文对保卫细胞中核心ABA信号蛋白的调控以及ROS和Ca²⁺介导的ABA信号转导等最新研究成果进行综述,旨在阐明保卫细胞中ABA信号调控机制。     

植物细胞一氧化氮信号转导研究进展

一氧化氮(nitric oxide, NO)作为重要的信号分子, 调控植物的种子萌发、根形态建成和花器官发生等许多生长发育过程, 并参与气孔运动的调节以及植物对多种非生物胁迫和病原体侵染的应答过程。已经知道, 精氨酸依赖的NOS途径和亚硝酸盐依赖的NR途径是植物细胞NO产生的主要酶促合成途径。NO及其衍生物能够直接修饰底物蛋白的金属基团、半胱氨酸和酪氨酸残基, 通过金属亚硝基化、巯基亚硝基化和Tyr-硝基化等化学修饰方式, 调节靶蛋白的活性, 并影响cGMP和Ca²⁺信使系统等下游信号途径, 调控相应的生理过程。最新的一些研究结果也显示, MAPK级联系统与NO信号转导途径之间存在复杂的交叉调控。此外, 作为活跃的小分子信号, NO和活性氧相互依赖并相互影响, 共同介导了植物的胁迫应答和激素响应过程。文章综述了植物NO信号转导研究领域中一些新的研究进展, 对NO与活性氧信号途径间的交叉作用等也作了简要介绍。     

保卫细胞钙信号的研究进展

钙(Ca^2 )是多种信号途径的第二信使。Ca^2 成像技术的成熟和发展为显示保卫细胞胞质Ca^2 浓度([Ca^2 ]cyt)的分布及外界刺激引起[Ca^2 ]cyt的变化模式提供了很好的研究工具,关于细胞内外Ca^2 库释放Ca^2 的机制也有了较清楚的认识。拟南芥突变体的研究使Ca^2 信号上游分子及其排序更加明确,[Ca^2 ]cyt增加下游的磷酸化和去磷酸化过程也是气孔关闭必需的生理过程。     

一氧化氮在植物体内的信号分子作用

一氧化氮 (ｎｉｔｒｉｃｏｘｉｄｅ ,ＮＯ)是一种广泛分布于生物体的气体活性分子 ,它具有多种生理功能。动物体研究结果揭示 ,ＮＯ在血管松驰、神经转导及先天性免疫反应等一系列生理代谢过程均可作为一种关键的信号和效应分子。有关ＮＯ作为信使物质参与植物抗病及其他生理代谢调节的报道也日益增多。1 .植物内源ＮＯ的产生途径植物体内氮代谢的关键酶硝酸还原酶(ｎｉｔｒａｔｅｒｅｄｕｃｔａｓｅ,ＮＲ)也可以ＮＡＤＨ/ＮＡＤＰＨ作为电子供体 ,催化硝酸盐和亚硝酸盐的单电子还原反应来合成ＮＯ。如在含有ＮＯ-2 和ＮＡＤＨ的缓冲液 (ｐ…     

细胞外基质在植物发育中的作用

植物细胞壁是由纤维素和果胶交联的多糖和蛋白质构成的既彼此独立,又相互作用的三维动力学网络。和动物的细胞外基质一样,植物细胞壁中的许多成分积极地参与植物细胞发育过程的调节,它们以某种方式将信息传递给细胞,调节细胞的行为,以便对各种外界环境作出相应的反应。因此细胞壁不再是一种环绕植物细胞的惰性结构,比起细胞壁,植物细胞外基质这一名词更能反映出这一动力学的特性。     

细胞外基质在植物发育中的作用

植物细胞壁是由纤维素和果胶交联的多糖和蛋白质构成的既彼此独立,又相互作用的三维动力学网络。和动物的细胞外基质一样,植物细胞壁中的许多成分积极地参与植物细胞发育过程的调节,它们以某种方式将信息传递给细胞,调节细胞的行为,以便对各种外界环境作出相应的反应。因此细胞壁不再是一种环绕植物细胞的惰性结构,比起细胞壁,植物细胞外基质这一名词更能反映出这一动力学的特性。     

细胞核钙信号研究进展

钙离子作为细胞内重要的第二信使,在许多生理过程中发挥着关键的作用。最近几年来,随着钙检测技术的不断发展和改进,细胞核钙的研究取得了许多重要的进展。本文从细胞核钙运输、核钙对核与胞质间物质运输的调节,以及核钙在基因表达、有丝分裂和细胞凋亡中的作用等几个方面综述了核钙研究的最新进展。     

植物细胞一氧化氮信号转导研究进展

一氧化氮（nitric oxide,NO）作为重要的信号分子,调控植物的种子萌发、根形态建成和花器官发生等许多生长发育过程,并参与气孔运动的调节以及植物对多种非生物胁迫和病原体侵染的应答过程。已经知道,精氨酸依赖的NOS途径和亚硝酸盐依赖的NR途径是植物细胞NO产生的主要酶促合成途径。NO及其衍生物能够直接修饰底物蛋白的金属基团、半胱氨酸和酪氨酸残基,通过金属亚硝基化、巯基亚硝基化和Tyr．硝基化等化学修饰方式,调节靶蛋白的活性,并影响cGMP和Ca2＋信使系统等下游信号途径,调控相应的生理过程。最新的一些研究结果也显示,MAPK级联系统与NO信号转导途径之间存在复杂的交叉调控。此外,作为活跃的小分子信号,NO和活性氧相互依赖并相互影响,共同介导了植物的胁迫应答和激素响应过程。文章综述了植物NO信号转导研究领域中一些新的研究进展,对NO与活性氧信号途径间的交叉作用等也作了简要介绍。     

Modulation of Neuronal Signal Transduction Systems by Extracellular ATP

The secretion of ATP by stimulated nerves is well documented. Following repetitive stimulation, extracellular ATP at the synapse can accumulate to levels estimated to be well over 100 microM. The present study examined the effects of extracellular ATP in the concentration range of 0.1-1.0 mM on second-messenger-generating systems in cultured neural cells of the clones NG108-15 and N1E-115. Cells in a medium mimicking the physiological extracellular environment were used to measure 45Ca2+ uptake, changes in free intracellular Ca2+ levels by the probes aequorin and Quin-2, de novo generation of cyclic GMP and cyclic AMP from intracellular GTP and ATP pools prelabeled with [3H]guanosine and [3H]adenine, respectively, and phosphoinositide metabolism in cells preloaded with [3H]inositol and assayed in the presence of LiCl. Extracellular ATP induced a concentration-dependent increase of 45Ca2+ uptake by intact cells, which was additive with the uptake induced by K+ depolarization. The increased uptake involved elevation of intracellular free Ca2+ ions, evidenced by measuring aequorin and Quin-2 signals. At the same concentration range (0.1-1.0 mM), extracellular ATP induced an increase in [3H]cyclic GMP formation, and a decrease in prostaglandin E1-stimulated [3H]cyclic AMP generation. In addition, extracellular ATP (1 mM) caused a large (15-fold) increase in [3H]inositol phosphates accumulation, and this effect was blocked by including La3+ ions in the assay medium. In parallel experiments, we found in NG108-15 cells surface protein phosphorylation activity that had an apparent Km for extracellular ATP at the same concentration required to produce half-maximal effects on Ca2+ uptake.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)     

植物一氧化氮信号分子的研究进展

一氧化氮(NO)作为一种重要的信号分子,不仅参与植物的种子休眠和萌发以及根的形态建成等生长发育过程,还参与调节植物细胞的气孔运动以及植物抗逆应答反应。该文结合最新研究成果,总结了植物NO信号调控机理的研究进展,主要包括NO合成途径、信号转导途径及其与其它信号分子之间的交叉反应和对植物抗逆的调控作用等。     

Recent Progress in Understanding Early Tetrapods

This paper reviews significant discoveries and interpretationsmade for Paleozoic tetrapods over the past twenty-five years.In that span twelve significant, new localities have been found,including the oldest ever at about 370 million years in age.About 60 new genera have been described; five providing importantinsight into the early evolution of land vertebrates. The numberof exceptionally well known taxa with multiple, excellentlypreserved specimens has doubled to eight from four. The veryearliest tetrapods have been discovered to have been polydactylous,the ear region to have had a complicated early evolution andthe specialized tooth type found in Recent amphibians has beenfound in a group of Lower Permian temnospondyl amphibians, indicatingan evolutionary relationship. Perhaps the most significant advancein understanding the evolution of early tetrapods is that thebasal amniote groups have become better characterized and astart has been made in providing a defensible hypothesis fortheir relationships. The ascendancy of cladistics, functionalmorphology and plate tectonics has changed the way paleontologistsview fossils resulting in more defensible phylogenies and behavioraland biogeographical scenarios. These approaches to understandinghave, perhaps, had a more profound impact than any of the newfossil discoveries.     

植物细胞程序性死亡分子机制和信号转导

细胞程序化死亡(PCD)在植物的发育、抗病及植物与环境互作等过程中发挥着极其重要的作用.总结了植物细胞凋亡发生的特征及其检测技术,概括了植细胞凋亡的分子机制,综述了植物细胞凋亡相关激素种类及其信号转导机制,并对植物细胞凋亡存在的问题进行分析和展望.     

Evidence for Extracellular ATP as a Stress Signal in a Single-Celled Organism

ATP is omnipresent in biology and acts as an extracellular signaling molecule in mammals. Information regarding the signaling function of extracellular ATP in single-celled eukaryotes is lacking. Here, we explore the role of extracellular ATP in cell volume recovery during osmotic swelling in the amoeba Dictyostelium. Release of micromolar ATP could be detected during cell swelling and regulatory cell volume decrease (RVD) phases during hypotonic challenge. Scavenging ATP with apyrase caused profound cell swelling and loss of RVD. Apyrase-induced swelling could be rescued by 100 μM βγ-imidoATP. N-Ethylmalemide (NEM), an inhibitor of vesicular exocytosis, caused heightened cell swelling, loss of RVD, and inhibition of ATP release. Amoebas with impaired contractile vacuole (CV) fusion (drainin knockout [KO] cells) displayed increased swelling but intact ATP release. One hundred micromolar Gd³⁺ caused cell swelling while blocking any recovery by βγ-imidoATP. ATP release was 4-fold higher in the presence of Gd³⁺. Cell swelling was associated with an increase in intracellular nitric oxide (NO), with NO-scavenging agents causing cell swelling. Swelling-induced NO production was inhibited by both apyrase and Gd³⁺, while NO donors rescued apyrase- and Gd³⁺-induced swelling. These data suggest extracellular ATP released during cell swelling is an important signal that elicits RVD. Though the cell surface receptor for ATP in Dictyostelium remains elusive, we suggest ATP operates through a Gd³⁺-sensitive receptor that is coupled with intracellular NO production.     

微生物信号分子降解酶研究进展

微生物细胞之间存在的信息交流称为群体感应。群体感应在实现微生物的生物学功能方面具有重要作用,包括调节致病性、参与生物膜的形成等。微生物能够分泌特定的信号分子,通过对信号分子的检测及应答,调控目的基因的表达。抑制信号分子的积累,能够干扰群体感应系统,使微生物丧失生物学功能。研究较为全面的一类信号分子是酰基高丝氨酸内酯(acylhomoserine lactone,AHL),此类信号分子可以通过酶法降解。目前已鉴定出的AHL降解酶主要分为AHL内酯酶和AHL酰化酶两类。综述了信号分子降解酶的来源、筛选方法、纯化技术、酶学性质、作用机制及在病害防治方面的应用。对信号分子降解酶的研究有助于完善群体感应系统的调控机制,并为微生物疾病的防治提供新策略。     

植物乙烯信号转导研究进展

过去10年,对模式植物拟南芥的分子遗传学研究建立了植物乙烯信号转导线性模型.乙烯结合到受体上,经一条MAPK级联反应和转录级联途径将信号转导而产生乙烯反应.拟南芥乙烯受体家族由5个成员构成,ETR1、ERS1、ETR2、ERS2和EIN4.乙烯受体包括三个结构域:乙烯结合结构域、组氨酸激酶结构域和反应调控结构域.乙烯受体定位于内质网,与CTR1协同负调控乙烯反应.ENI2、EIN3/EIL、ERF1依次位于CTR1下游,正调控乙烯反应.EIN3属于转录激活因子调控蛋白家族,受转录后调控.乙烯稳定EIN3结构,EBF1/EBF2促进EIN3分解.ERF1是转录调控因子家族成员之一,是EIN3/EIL的直接作用目标.     

高等植物果聚糖研究进展

果聚糖是高等植物重要的贮藏碳水化合物,因植物种类和发育阶段而异,主要存在5种类型的结构：线型菊糖型果聚糖、菊糖型果聚糖新生系列、线型梯牧草糖型果聚糖、混合型梯牧草糖型果聚糖和梯牧草糖型果聚糖新生系列。果聚糖的代谢模型随着代谢酶—蔗糖：蔗糖果糖基转移酶、蔗糖：果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖：果聚糖果糖基转移酶、果聚糖：果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖外水解酶等的发现、纯化和克隆日趋清晰。此外,果聚糖分子生物学研究也取得了一定的进展。     

高等植物果聚糖研究进展

果聚糖是高等植物重要的贮藏碳水化合物 ,因植物种类和发育阶段而异 ,主要存在 5种类型的结构 :线型菊糖型果聚糖、菊糖型果聚糖新生系列、线型梯牧草糖型果聚糖、混合型梯牧草糖型果聚糖和梯牧草糖型果聚糖新生系列。果聚糖的代谢模型随着代谢酶—蔗糖 :蔗糖果糖基转移酶、蔗糖 :果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖 :果聚糖果糖基转移酶、果聚糖 :果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖外水解酶等的发现、纯化和克隆日趋清晰。此外 ,果聚糖分子生物学研究也取得了一定的进展