發(fā)布時間：2020-06-13 04:21

【摘要】：鹽脅迫是一種自然界中廣泛存在的非生物脅迫,它抑制植物生長并降低作物的產(chǎn)量。在植物中SOS(Salt-Overly-Sensitive)信號途徑非常保守并在鹽堿脅迫下調(diào)節(jié)鈉離子穩(wěn)態(tài)中起重要作用。SOS信號途徑中SOS3和SCaBP8是鈣結(jié)合蛋白,SOS2是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,SOS1為質(zhì)膜Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。在鹽脅迫條件下,SOS3和SCaBP8感知鹽脅迫誘導(dǎo)的鈣信號,與蛋白激酶SOS2相互作用并激活蛋白激酶SOS2,激活的SOS2被招募到質(zhì)膜,進(jìn)而激活SOS1 Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)活性。然而,關(guān)于在正常條件(非鹽脅迫:)下,SOS途徑是如何被調(diào)節(jié)的,目前仍知之甚少。以前的研究發(fā)現(xiàn),在正常條件下,14-3-3λ/κ(以下簡稱14-3-3)可以與Ser294位點磷酸化修飾后的SOS2結(jié)合并抑制SOS2激酶活性。但是,正常條件下磷酸化修飾SOS2 Ser294位點的激酶并不清楚;鹽脅迫下14-3-3如何解除對SOS2激酶活性的抑制,其調(diào)控機(jī)制也不清楚。本文研究發(fā)現(xiàn),正常條件下PKS5蛋白激酶與SOS2存在相互作用并磷酸化修飾SOS2 Ser294位點。體內(nèi)磷酸化實驗表明,PKS5負(fù)調(diào)節(jié)SOS2的激酶活性。SOS 1和SOS2共表達(dá)酵母系統(tǒng)顯示,PKS5通過磷酸化SOS2中的Ser294位點增強(qiáng)了 14-3-3蛋白對SOS2激酶活性的抑制作用。非損傷微測實驗表明,鹽誘導(dǎo)的Na+外排在PKS5激酶活性組成型增強(qiáng)的兩個突變體(pks5-3和pks5-4)中降低,在pks5-4中過表達(dá)SOS2S294A可部分回復(fù)pks5-4的鹽敏感表型,由此可見,PKS5通過對SOS2 Ser294位點的磷酸化負(fù)調(diào)節(jié)擬南芥的鹽脅迫耐受性。研究也發(fā)現(xiàn),14-3-3λ與PKS5的激酶結(jié)構(gòu)域相互作用,鹽脅迫會增強(qiáng)14-3-3和PKS5的相互作用并抑制PKS5活性。當(dāng)植物受到鹽脅迫時,細(xì)胞質(zhì)鈣離子濃度升高,其可被SOS3和SCaBP8識別,然后SOS3和SCaBP8激活SOS2的激酶活性,SOS2進(jìn)而激活SOS1 Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)活性。研究發(fā)現(xiàn),鹽脅迫下,PKS5激酶活性被抑制,進(jìn)而釋放質(zhì)膜H+-ATPase活性,為建立跨膜質(zhì)子梯度以驅(qū)動Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)活性。由鹽脅迫引起而釋放鈣信號可能被未知的鈣結(jié)合蛋白識別,進(jìn)而抑制PKS5的激酶活性,14-3-3蛋白包含鈣結(jié)合結(jié)構(gòu)域,可以與鈣離子結(jié)合。因此,我們推測鹽脅迫下,升高的鈣信號可能被14-3-3識別,14-3-3 一方面與SOS2的結(jié)合減弱,解除對SOS2的抑制,另一方面,14-3-3可能與PKS5相互作用,抑制PKS5的激酶活性。體外鈣結(jié)合實驗表明,14-3-3與鈣離子結(jié)合后,其與SOS2的結(jié)合減弱,與PKS5的結(jié)合增強(qiáng)。并且觀察到,與野生型相比,14-3-3λκ雙突變體的質(zhì)膜H+-ATPase活性下降,由于14-3-3λκ中PKS5激酶活性升高,14-3-λκ表現(xiàn)出對高pH敏感的表型。由于在14-3-3λκ中,14-3-3解除了對SOS2活性的抑制,14-3-3λκ的Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)活性高于野生型,14-3-3λκ表現(xiàn)出耐鹽表型。研究結(jié)果表明,14-3-3在調(diào)節(jié)植物的鹽、堿脅迫中起著十分重要的作用。本文的研究發(fā)現(xiàn),正常條件下PKS5磷酸化修飾SOS2 Se1294位點使14-3-3與SOS2結(jié)合并抑制其激酶活性。在鹽脅迫下,鹽誘導(dǎo)的鈣信號被14-3-3蛋白識別并解碼,14-3-3減弱了與SOS2的相互作用并釋放了 SOS2的激酶活性,同時,鈣離子增強(qiáng)了 14-3-3和PKS5的互作,進(jìn)而抑制PKS5活性,解除了對SOS2和質(zhì)膜H+-ATPase活性的抑制。結(jié)果表明,鹽誘導(dǎo)的鈣信號由14-3-3和SOS3/SCaBP8蛋白解碼,它們通過選擇性激活/抑制下游蛋白激酶SOS2和PKS5來協(xié)調(diào)質(zhì)膜Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和質(zhì)膜H+-ATPase活性以調(diào)節(jié)細(xì)胞中Na+穩(wěn)態(tài)。
【圖文】：

￣ｎ，境的刺激可以使胞內(nèi)鈣離子濃度迅速升高，可達(dá)微摩爾水平。細(xì)胞中迅速增多子主要來自細(xì)胞中的鈣庫。鈣庫指細(xì)胞內(nèi)一些具有鈣離子儲存能力的細(xì)胞器（網(wǎng)），其鈣離子含量很高，包含一類對鈣離子高容量低親和力的蛋白，表面存在轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，，有很強(qiáng)的鈣離子攝入及誘導(dǎo)鈣離子釋放的能力。植物細(xì)胞中的鈣庫三種，液泡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)外體。植物中，中央液泡是最主要的鈣離子儲存場所，中游離的鈣離子濃度大約在０．２？５邋ｍＭ之間。當(dāng)液泡的鈣離子吸收受到阻礙后，芥表現(xiàn)出對鈣離子敏感的表型（Ｃｈｅｎｇ邋ｅｔａｌ．，邋２００５）。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是在人類和動物中為廣泛的鈣庫，其中游離的鈣離子濃度能達(dá)０．０５？０．５邋ｍＭ邋（Ｃｏｅ邋ａｎｄ邋Ｍｉｃｈａｌａｋ，邋２植物中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上大量存在的鈣網(wǎng)蛋白也為其鈣離子儲存提供了可能。質(zhì)外體中大量游離的鈣離子，并通過鈣離子濃度的調(diào)節(jié)影響多個生物學(xué)過程，如質(zhì)外體釣離子濃度能夠影響氣孔運(yùn)動等（Ｋｉｍ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１０）。除此之外，高爾基體、葉線粒體和過氧化物酶體等細(xì)胞器也被報道作為鈣離子的儲存場所（Ｓｔａｅｌ邋ｅｔ邋ａｌ．，（圖１－２）。除了儲存高濃度的鈣離子外，鈣庫在維持細(xì)胞內(nèi)的鈣離子平衡中也發(fā)要作用，當(dāng)脅迫來臨后，鈣庫釋放鈣離子到胞質(zhì)中，并以第二信使的方式調(diào)控的生命活動；而在正常條件下，鈣庫將多余的鈣離子納入囊中，以免因為鈣離過高而對細(xì)胞造成毒害。逡逑

生命活動狀態(tài)（Ｓｔａｅｌ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１２）。鈣離子的轉(zhuǎn)運(yùn)主要包括以下三部分，鈣離子通道逡逑（Ｃａ２＋內(nèi)流）、鈣泵（Ｃａ２＋外流）和Ｃａ２＋／Ｈ＋反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（Ｃａ２＋外流）（Ｋｕｄｌａｅｔａｌ．，２０１０）逡逑（圖１－３）。胞內(nèi)鈣離子的濃度受到內(nèi)流和外流的共同調(diào)控，并準(zhǔn)確精細(xì)的調(diào)控了鈣信號逡逑所參與的生理生化過程。逡逑Ｇｌｕｔａｍａｔｅ逡逑ｒｊ邋ｑＣＮＧＣｓｑｇｌｒｓ邋ｊ邋邐Ｐｌａｓｍａ邋Ｍｅｍｂｒａｎｅ邐逡逑＿邐．邋Ｖ邋Ｉ邋／邋00邋ＥＣＡ３逡逑＾邐ｎ邐ｕ邋Ｕ邋ＡＣＡ１邐ＡＣＡ８／９／ＩＯ逡逑ｃ＿ｌａｓｍ邐ＤＫａ，逡逑ｅｒＶ0［］ｅｃａ１邋00ａｃａ２邐ｃＬ邋，逡逑——逡逑ｙ邐Ｖａｃｕｏｌｅ逡逑＾邐邐邋邐—Ｖ逡逑Ｃａｌｃｉｕｍ邋Ｉｎｆｌｕｘ邐Ｃａｌｃｉｕｍ邋Ｅｆｆｌｕｘ逡逑？Ｃａ２＊邐Ｃａ２＊逡逑Ｃａ２＋邋Ｐｅｒｍｅａｂｌｅ邐Ｐ－ＡＴＰａｓｅｓ邐ｆ邋Ｃａ＾／Ｈ１，邋Ａｎｔｉｐｏｒｔｅｒｓ逡逑Ｃｈａｎｎｅｌｓ邐ｆ）邋ｆ］邋Ｌｏｗ－ａｆｆｉｎｉｔｙ邐．邋Ｉ邋Ｉ邋Ｈｉｇｈ－ａｆｆｉｎｉｔｙ逡逑Ｃａ２＇邐ｕ邋ｕ邋Ｈｉｇｈ－ｃａｐａｃｉｔｙ邋Ｅｆｆｌｕｘ邐Ｌｏｗ邋Ｔｕｒｎｏｖｅｒ邋Ｅｆｆｌｕｘ逡逑圖１－３擬南芥細(xì)胞中的鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)（Ｋｕｄｌａｅｔａｌ．，２０１０）逡逑目前研究鑒定出的植物中媽離子流入和流出途徑。ＣＮＧＣ邋（Ｃｙｃｌｉｃ邋Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ邋Ｃｈａｎｎｅｌ，環(huán)核苷酸通逡逑道）
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q943.2

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：2710636