植物衰老能力受转录网络调控

科技工作者之家 2020-03-04

来源:植物科学最前沿

原标题:Plant Cell : CPK1通过ORE1的磷酸化来控制细胞死亡, 为解析植物衰老的分子机制提供新线索!


CDPKs(钙依赖型蛋白激酶)是植物细胞内信号转导的关键成分,它介导了植物对环境变化的快速应激反应。CDPKs在信号传导过程中已被广泛研究,CDPKs(在拟南芥中称为CPKs)感知外界刺激并将这些刺激诱导的钙离子变化转化为特定靶蛋白的磷酸化,从而导致进一步下游蛋白的激活。根据这一方案,CPKs已被确定为保证植物在干旱条件下以及在病原体攻击下生存的重要早期信号元件。虽然这种CDPK作用的整体生化机制已被广泛接受,但有关涉及特定酶和体内底物的生物过程的知识却很少。

植物衰老能力受转录网络调控。转录因子ORE1 (ORESARA1/ANAC092)是发育性叶片衰老的主要调控因子,它控制着一个与衰老相关的基因调控网络,该网络是后续养分再活化和叶绿素降解所必需的。当分析植物衰老的调控时,确定CDPK磷酸化底物的关系更具挑战性,因为无论是诱导刺激引起细胞内钙浓度变化的本质,还是可能参与这一发育过程的CDPK的具体生物学功能,都是未知的。


近日,Plant Cell 杂志在线发表了柏林自由大学生物研究所达勒姆植物科学中心Guido Durian研究团队题为 "Calcium-Dependent Protein Kinase CPK1 Controls Cell Death by In Vivo Phosphorylation of Senescence Master Regulator ORE1" 的研究论文。在该研究中,作者结合体内蛋白组学分析了活性CPK1的表达条件,鉴定了拟南芥衰老的发育主调节因子(Arabidopsis thaliana ORESARA1, ORE1),是CPK1直接的磷酸化底物。

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为了识别钙依赖蛋白激酶1 (CPK1)的体内磷酸化底物,他们在此报告一种新的方法,将构成活性CPK1-VK的表达条件(由可变n端域和相邻蛋白激酶域组成)与随后的体内磷蛋白组学分析相结合。他们的筛选鉴定了一种ORE1肽,它在体内被CPK1短暂磷酸化。CPK1在一个本质上无序的区域内磷酸化ORE1,这增强了ORE1的下游靶基因双功能核酸酶1 (BFN1)的转录激活。过表达ORE1,而不是缺乏CPK1磷酸化热点的ORE1突变体的植物,会促进植物早期衰老。此外,在CPK1信号诱导的细胞死亡中,ORE1是必需的。他们的数据证实了利用活性酶的条件表达结合磷酸蛋白组学来解码低丰度、瞬时磷酸化、或者在未知的生物环境中。在本文中,他们的数据不仅将CPK1与衰老相关细胞死亡的诱导联系起来,还表明衰老的主调节因子ORE1不仅在转录水平上受到基因调控网络的严格控制,而且还受另一层控制,即钙调节激酶网络的成员CPK1催化的ORE1的翻译后修饰。

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CPK1和ORE1调控细胞死亡的模型

原文链接:

http://www.plantcell.org/content/plantcell/early/2020/02/28/tpc.19.00810.full.pdf

来源:frontiersin 植物科学最前沿

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247494290&idx=2&sn=d1a108c7d73fc981943fe1102ac95d69&chksm=e8bd988cdfca119abc9811a64bfb6804c76b7e9d86c78bd407129dd1da4ddb32f6a612cd80c3#rd

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