2017年,Cell期刊上曾发表过一篇“SnapShot: Abscisic Acid Signaling”的文章,本文重点阐述了ABA合成网络,ABA受体途径,保卫细胞、种子萌发和根系生长过程中的ABA调控网络,ABA信号转导中的蛋白质代谢调控网络。
植物激素调控的研究也可以从以下角度展开:
1 . ABA受体信号转导核心
ABA在植物中发挥功能需依赖于ABA的感知和信号转导。目前公认的ABA信号转导途径包括ABA受体蛋白PYL/PCAR,2C型蛋白磷酸酶(PP2C)和庶糖非酵解型蛋白激酶亚家族2(SnRK2)三个核心组分。
PP2C磷酸酶和SnRK2激酶的关键作用提示它们底物蛋白的磷酸化在受体途径中发挥着重要作用。除此之外,近期的研究表明受体ABA的受体蛋白PYL发生了磷酸化修饰以后能够影响它与ABA的结合并影响PYL蛋白本身的活性。
磷酸化参与植物平衡胁迫应答及生长发育
2 . ABA 信号转导中的蛋白质代谢调控
ABA信号转导网络中关键组分的蛋白丰度受26s蛋白酶体或泡囊介导的空泡传递和降解的泛素介导降解调控。这两个系统都有助于ABA信号转导的时空行为,使植物能够适应生长变化和环境条件。
从PYR/RCAR ABA受体到ABA应答转录因子,多个不同的泛素连接酶(Ub) 包括环状结构域E3连接RSL1、RGLG1/5、KEG和UBOX E3连接酶PUB12/13以蛋白酶体降解为目标。这些研究提示泛素化在这个过程中发挥着重要作用。同时,转录因子包含ABI3 / ABI4 / ABI5等在内的磷酸化修饰也在这个过程中发挥着重要作用。
MYB173 转录因子磷酸化修饰调控大豆耐盐
蛋白质的泛素化修饰是一种常见的蛋白质翻译后修饰类型,这种修饰已经被证明能够调控真核生物细胞中很多生理功能,比如细胞生长、凋亡、环境应答等。2017年华南农业大学余义勋教授利用蛋白组学和泛素化组学阐述了泛素化在植物激素乙烯合成和信号转导过程中的作用。
泛素化在植物激素乙烯合成和信号转导过程中的作用
在激素调控过程中,蛋白翻译后修饰发挥着至关重要的作用,以上谈到的也只是与蛋白修饰相关的一小部分。而越来越多的研究表明,蛋白质的动态变化,尤其是蛋白质修饰水平的动态变化,是激素调控响应中的重要过程。应用基于质谱的蛋白质组学或蛋白质修饰组学分析特定状态下植物不同细胞组织或器官中所表达的蛋白质组丰度、及翻译后修饰的动态变化,能够从分子水平了解特定蛋白质的生物学功能,揭示生物体的发育调控、发育异常等的机制等。研究植物激素在根、茎、叶、花、果等的生长发育,抗逆抗病过程中的过程中,可以考虑从蛋白与修饰的角度来研究,或许能为大家带来新发现。参考文献:
【1】Felix Hauser, et al., 2017, SnapShot: Abscisic Acid Signaling. Cell.
【2】Wang PC, et al., 2018, Reciprocal Regulation of the TOR Kinase and ABA Receptor Balances Plant Growth and Stress Response. Molecular Cell.
【3】Erxu Pi, et al., 2018, Quantitative Phosphoproteomic and metabonomic analyses reveal gmMYB173 optimizes flavonoid metabolism in soybean under salt stress. Molecular Cellular Proteomics.
【4】Jianxing Guo, et al., 2018, Proteomes and Ubiquitylomes Analysis Reveals the Involvement of Ubiquitination in Protein Degradation in Petunias. Plant Physiol.