ARF小G蛋白鳥苷酸交換因子（ARF guanine nucleotide exchange factor,簡稱ARF-GEF）是一類在植物的器官發(fā)育、形態(tài)建成及信號感知方面發(fā)揮著不可或缺的作用的小G蛋白調(diào)節(jié)因子。這類蛋白在真核生物中普遍存在并且進(jìn)化保守。關(guān)于ARF-GEF的研究越來越多并成為發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的一個研究熱點。在67篇文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,比較了ARF-GEF在動物、植物以及酵母中的不同亞細(xì)胞定位,分析了不同ARF-GEF亞家族蛋白之間的進(jìn)化關(guān)系,并總結(jié)了其在囊泡運輸系統(tǒng)中的功能機制,為國內(nèi)科研工作者進(jìn)行這一領(lǐng)域的研究提供參考。 

【文章來源】：信陽師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,33(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

內(nèi)膜循環(huán)系統(tǒng)對BFA的響應(yīng)機制以及BFA小體的結(jié)構(gòu)

真核生物的內(nèi)吞循環(huán)是一個復(fù)雜而有序的過程．從內(nèi)吞的發(fā)生（formation）到囊泡的運輸（trafficking）、分揀（selective）及最后重新回到質(zhì)膜（recycling）或是產(chǎn)生降解，都受到嚴(yán)密和精細(xì)的調(diào)控[1,2]．以動物的內(nèi)吞循環(huán)系統(tǒng)為例，它至少包括以下幾個亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)：早期內(nèi)吞小體（early endosomes）、晚期內(nèi)吞小體（late endosomes）、循環(huán)內(nèi)吞小體（recyclingendosomes）、高爾基體（golgi）、高爾基體反面結(jié)構(gòu)（trans-golgi network）和溶酶體（lysosomes)[2]．植物內(nèi)膜循環(huán)系統(tǒng)與動物的區(qū)別在于植物TGN與高爾基體式具有早期內(nèi)吞小體的特征，液泡具有溶酶體的降解功能[2]，圖1根據(jù)GELDNER等人文章的修改[2].植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)和動物細(xì)胞結(jié)構(gòu)存在明顯差別，最顯著的特征為植物細(xì)胞有細(xì)胞壁、液泡、葉綠體和其他質(zhì)體．尤其是液泡的存在使得植物的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和動物產(chǎn)生了明顯的區(qū)別．植物的液泡占據(jù)了植物細(xì)胞的大部分空間，并具有容納酸性水解酶[3]、儲存無機鹽和糖類、維持細(xì)胞膨壓等多種生理功能．由于植物沒有溶酶體，植物的液泡在儲存和降解蛋白質(zhì)方面具有溶酶體類似的作用，這也使植物的內(nèi)吞循環(huán)系統(tǒng)區(qū)別于動物產(chǎn)生了一些特化的步驟[4,5]．植物的早期內(nèi)吞小體缺乏分類內(nèi)吞小體（sorting endosomes）的功能，并和高爾基體反面結(jié)構(gòu)TGN融合在一起；循環(huán)內(nèi)吞小體具有儲存內(nèi)吞小體功能，并和早期內(nèi)吞小體之間有物質(zhì)交換；前液泡體（prevacuolar compartment,PVC）具有晚期內(nèi)吞小體特征；液泡（vacuole）具有溶酶體的功能[2,6]．植物的內(nèi)吞循環(huán)受到嚴(yán)密而精細(xì)的調(diào)控，ARF小G蛋白就是其中一類調(diào)節(jié)因子．

ARF-GEF的鳥苷酸交換結(jié)構(gòu)域被稱為SEC7結(jié)構(gòu)域，這一命名來源于第一個被鑒定出來的ARF鳥苷酸交換因子：酵母的ARF-GEF家族蛋白SEC7p[16,17].ARF-GEF的SEC7結(jié)構(gòu)域活性可以被一種真菌的次級代謝產(chǎn)物，布雷菲德菌素A(brefeldin A,BFA）特異抑制[18,19]，這種次生代謝物被認(rèn)為和病原菌入侵宿主的過程有關(guān)[20,21]．當(dāng)BFA與ARF-GEF的SEC7結(jié)構(gòu)域結(jié)合后其鳥苷酸交換能力將被封閉；并極快地引起囊泡包被類蛋白，如包被蛋白復(fù)合體（COPI）和網(wǎng)格蛋白（clathrin），釋放到胞質(zhì)內(nèi)，同時循環(huán)內(nèi)吞小體到質(zhì)膜之間的運輸也被抑制[22,23].BFA特異抑制ARF-GEF所調(diào)節(jié)的囊泡運輸，并在胞質(zhì)內(nèi)形成一種特殊的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)：BFA小體（BFA compartment/body)[24,25].BFA抑制內(nèi)吞的循環(huán)階段，并使對BFA敏感的GNOM從高爾基體上分離下來與TGN融合形成BFA小體；而BFA不敏感的GNL1則不會從高爾基體上分離依然定位在高爾基體上[26].BFA小體被認(rèn)為是由多種亞細(xì)胞器聚集而形成，這些亞細(xì)胞器包括：高爾基體、高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)內(nèi)吞小體．BFA小體外層為高爾基體環(huán)繞，內(nèi)層為高爾基體反面結(jié)構(gòu)[26]，圖3根據(jù)NARAMOTO等[26]的研究修改．圖3 內(nèi)膜循環(huán)系統(tǒng)對BFA的響應(yīng)機制以及BFA小體的結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]植物激素調(diào)控水稻冠根發(fā)育研究進(jìn)展[J]. 李金濤,潘娟娟,閆寒,樊海燕,劉明艷,彭波,宋曉華,宋世枝,易慶平,簡清梅.  信陽師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(03)
[2]GNOM-LIKE 2, Encoding an Adenosine Diphosphate-Ribosylation Factor-Guanine Nucleotide Exchange Factor Protein Homologous to GNOM and GNL1, is Essential for Pollen Germination in Arabidopsis[J]. Dong-Jie Jia1, Xi Cao1, Wei Wang1, Xiao-Yun Tan1, Xue-Qin Zhang1, Li-Qun Chen1 and De Ye1,2 (1State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry, College of Biological Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2National Center for Plant Gene Research, Beijing 100101, China).  Journal of Integrative Plant Biology. 2009(08)



本文編號：3051037