烟草培养细胞中钙离子,钙调素与细胞质流的关系

烟草愈伤组织的培养细胞中,当钙离子载体将Ca~(2 )导入细胞时,细胞质流停止.CaM拮抗剂试验表明,高钙使细胞质流停止的效应可能与CaM无关,除W7外的多种CaM拮抗剂都明显而且可逆地抑制细胞质流。酶联免疫吸附分析(ELISA)检出培养细胞中存在有CaM。间接酶标免疫组织化学分析进一步证明CaM存在于胞质条纹中。     

小麦黄化胚芽鞘的细胞壁钙调素和钙调素结合蛋白

小麦黄化胚芽鞘经苯基琼脂糖亲和层析提取和纯化,其细胞壁CaM在有钙和缺钙时SDS电泳呈现不同的迁移率;依赖Ca~(2 )与苯基疏水结合;在紫外吸收光谱上具有五个特征峰;对PDE的激活剂量反应曲线和从非活性状态向活性状态转变时所需的Ca~(2 )浓度均和胞内CaM相同,说明细胞壁CaM和胞内CaM具有相同的基本理化特性。采用CaM琼脂糖亲和层析,发现在小麦细胞壁中存在CaM结合蛋白,其中以分子量为40.7 kD的 CaM结合多肽为主。细胞壁CaM结合蛋白不具有过氧化物酶、ATP酶或酸性磷酸酯酶的活性。     

拟南芥钙调素定点突变基因分离及其在钙不依赖钙调素结合蛋白检测中的应用

动植物系统研究表明,钙调素不仅在结合钙离子时调节多种靶酶或靶蛋白的活性,而且没有钙离子结合时,还可以通过结合钙不依赖的钙调素结合蛋白,发挥多种生物学作用．然而,目前却没有体内分析钙调素与钙不依赖钙调素结合蛋白相互作用的方法．首先,采用定点突变的方式,得到了拟南芥钙调素亚型2的多个突变基因mCaM2,随后,大肠杆菌重组表达突变蛋白的电泳迁移率及⁴⁵Ca²⁺覆盖分析表明,得到了编码失去钙结合能力的钙调素的突变基因mCaM2₁₂₃₄, mCaM2₁₂₃₄突变钙调素中所有4个钙结合EF-hand结构域中的关键氨基酸谷氨酸均突变为谷氨酰胺．在酵母双杂交体系中,作为诱饵蛋白的突变钙调素mCaM2₁₂₃₄与我们前期体外方法报道的钙不依赖性钙调素结合蛋白AtIQD26存在相互作用．这将为钙不依赖性钙调素结合蛋白提供有用的体内研究工具,有利于我们全面认识钙-钙调素-钙调素结合蛋白信号途径．     

多功能的钙/钙调素依赖的蛋白激酶Ⅱ介导的细胞信号传导

钙调素(Calmodulin,CaM)是一个特别的对钙敏感的蛋白,在钙信号传导通路中扮演重要角色钙/钙调素依赖性蛋白激酶(Calcium/calmodulin-dependent kinases(CaMKs))与荷尔蒙、神经递质及其他信号引起的细胞反应相关作为重要的第二信使,钙/钙调素依赖的蛋白激酶Ⅱ(CaM-KⅡ)是一类在细胞中无所不在的表达的蛋白激酶,能维持细胞内的钙浓度在很低的水平,再增加后续的特定的钙激动刺激.钙/钙调素依赖的蛋白激酶Ⅱ独特的全酶结构和自我调节的性质使其对短暂的钙信号和胞内钙的变化能做出延长反应.本文从结构、合成、细胞分布、反应底物、生理功能等方面介绍了钙/钙调素依赖的蛋白激酶Ⅱ的激活对细胞信号传导的作用.     

豌豆质膜内源CDPK对植物转脂蛋白CaMBP-10的磷酸化及CaMBP-10对激酶自磷酸化的影响

植物转脂蛋白（LTPs）是多基因编码的蛋白家族,广泛分布于高等植物.虽然LTPs的确切功能至今仍不完全清楚,但它参与植物生物、非生物胁迫反应以及它的抗性功能已成为近年来的研究热点.关于LTPs功能的调节机制目前几乎一无所知.最近,从白菜中分离的钙调素结合蛋白-10（CaMBP-10）被鉴定为植物转脂蛋白家族成员,并且,体外实验证明钙调素（CaM）调节其脂质结合活性.为了深入了解转脂蛋白功能的调节机制,本文研究了CaMBP-10的磷酸化作用,发现CaMBP-10可被豌豆质膜内源性蛋白激酶磷酸化,钙离子（Ca2＋）能刺激磷酸化,钙螯合剂EGTA以及CaM拮抗剂W-7和TFP均能显著抑制磷酸化.免疫印迹分析最终确定该激酶为CDPK家族成员.构建突变体进一步研究了CaMBP-10的磷酸化位点,发现其位于蛋白的C-末端区域,并与已确定的CaM结合位点重合.同时,分析结果表明CaM能抑制CaMBP-10的磷酸化.反之,CaMBP-10的磷酸化又能阻断其与CaM的结合,显示出两种调节方式相互竞争的特点.为深入研究磷酸化作用对CaMBP-10脂质结合活性的影响,构建突变体（Ser83Asp,Ser85Asp）以模拟磷酸化状态.实验结果显示,磷酸化作用能显著增强CaMBP-10的脂质结合活性,而且突变体的脂质结合活性不受CaM的影响.采用胶内磷酸化测定法（in-gelkinaseassay）研究了激酶的自磷酸化特点以及CaMBP-10对激酶自磷酸化的影响,发现CaMBP-10能激活激酶的自磷酸化,激酶的自磷酸化又能促进其对底物的磷酸化作用.这样,激酶的自磷酸化与底物的磷酸化形成一种＂正反馈环＂的调节模式.综合研究结果,本文首次证明了LTP受CaM结合和CDPK磷酸化的双重调节.而且,CaM结合位点与磷酸化位点的重合预示可能存在特殊的调节机制,以协同应答胞内的Ca2＋信号.     

植物细胞质外体多肽与蛋白研究

细胞质膜以外的质外体是植物细胞的重要组成部分,质外体是植物细胞的重要信号源和细胞器。当植物遭受生物或非生物环境刺激时,可能首先引起质外体信号系统的变化;同时质外体作为植物细胞之间最方便的通道,在细胞间信号传递和信息交流上起重要作用,从而成为协调植物细胞分化、器官形成和整体生长发育的决定性因素之一。本文概括地介绍了我室在此领域的一些研究进展。     

信号蛋白中甲硫氨酸残基的可逆性氧化和甲硫氨酸亚砜还原酶

含硫氨基酸甲硫氨酸在体内易被胞内、外活性氧氧化为甲硫氨酸-R,S-亚砜。蛋白质肽链中的甲硫氨酸残基被氧化后,蛋白活性发生显著改变,如钙调素与钙调素结合蛋白亲和力的下降、钙离子/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ的激活、钾离子通道ShC/B失活动力学的改变。多数生物都存在一个msrA基因和1～3个msrB基因,编码两种序列和结构都明显不同的酶:甲硫氨酸亚砜还原酶A(MsrA)和甲硫氨酸亚砜还原酶B(MsrB),分别还原甲硫氨酸-S-亚砜和甲硫氨酸-R-亚砜。两种酶的催化机制基本相同,其活性中心结构互为镜像。两种还原酶分布于体内不同器官及各种亚细胞结构。对于MsrA活性的研究,已有30年的历史,最初主要集中在低等生物,已发现MsrA对于延缓衰老和神经退行性疾病具有重要作用,也是致病菌的主要毒力因子。最近10年对MsrB也进行了系统研究,并取得了重要进展。人们正在逐渐认识到这些酶在细胞信号蛋白分子活性调节中的重要作用。     

玉米非特异性脂转移蛋白的cDNA克隆和表达及表达产物的钙调素结合活性分析

用RT-PCR法克隆了成熟的玉米非特异性脂转移蛋白的cDNA,将它连接到表达质粒上并转化至大肠杆菌中表达。以钙调素凝胶覆盖法和钙调素亲和层析下拉实验对表达产物进行分析,证明它具有结合钙调素的活性,并且这种结合不依赖于Ca^2＋,与前期研究中钙调素结合蛋白-10和拟南芥非特异性脂转移蛋白1的结合特性相同。采用基因删除和缺失突变的方法研究玉米非特异性脂转移蛋白与钙调素结合的结构域,结果表明钙调素结合于47-60位氨基酸,预测的蛋白质二级结构为碱性双亲α-螺旋结构。     

外源钙调素与拟南芥悬浮培养细胞结合位点的观测及其胞外效应

以拟南芥悬浮培养细胞为实验体系,借助外源荧光及同位素标记钙调素,研究结果表明外源钙调素不能被主动内吞入细胞内,而是主要以完整分子形式结合在细胞外表面;外源纯化钙调素可促进正向型质膜囊泡中的鸟苷酸三磷酸水解酶活性升高,也可引起拟南芥悬浮细胞质游离钙离子浓度的特异升高,表明外源钙调素可能通过细胞表面位点跨膜信号转换为细胞内信号,从而调节生物学活性。     

花柱和花粉胞外钙调素对花粉萌发和花粉管伸长的影响

以烟草为材料,通过半体内实验,就花柱和花粉胞外钙调素对花粉萌发和花粉管伸长的影响进行了观察。发现用EGTA及钙调素抗血清处理柱头或花粉均可抑制花粉在柱头上的萌发;向花柱引导组织中显微注射纯化钙调素可促进花粉管束伸长,而注射钙调素抗血清可抑制花粉管束伸长;同时证实玉米花柱和花粉细胞壁中均存在钙调素及钙调素结合蛋白,而且花粉和花柱细胞壁中钙调素结合蛋白的种类有差异。结果表明存在于花粉和花柱细胞外的钙调素对花粉萌发和花粉管伸长均有促进作用。