植物凝集素类受体激酶参与抗病的研究进展
植物抗病性研究进展
植物抗病性研究进展植物抗病性是指植物在感染病原体时表现出的抵抗力。
为了提高农作物的抗病性，科学家们一直在进行深入研究。
本文将介绍一些植物抗病性研究的最新进展。
1. 植物抗病性的基因调控研究发现，植物抗病性往往与特定基因的调控有关。
科学家们通过对植物基因组的分析，发现了一些关键基因，这些基因可以增强植物的抗病性。
例如，通过转录因子的调控，可以激活植物的防御基因，从而增强植物对病原体的抵抗力。
2. 植物免疫系统的研究植物免疫系统是植物对抗病原体的重要防御机制。
科学家们对植物免疫系统进行了深入研究，并发现了一些与植物免疫相关的重要蛋白质。
研究表明，激活这些蛋白质可以增强植物对病原体的抗性。
此外，科学家们还发现了一些病原体通过分泌毒素来削弱植物免疫系统的机制，这为研发新的抗病方法提供了重要线索。
3. 植物抗病性的遗传改良为了提高植物的抗病性，科学家们利用遗传改良技术进行了一系列实验。
他们选择具有抗病性的物种或品种进行杂交，通过基因重组和选择，培育出了更具抗病性的新品种。
这种遗传改良方法不仅可以提高植物的抗病性，还能够减少对农药的使用，从而保护环境。
4. 生物技术在植物抗病性研究中的应用生物技术在植物抗病性研究中起着重要的作用。
科学家们通过转基因技术，将具有抗病性基因的外源DNA导入到目标植物中，从而增强植物的抗病性。
此外，利用基因编辑技术，科学家们还可以对植物基因进行精确编辑，从而改变其抗病性。
这些生物技术方法为培育具有高抗病性的新品种提供了新途径。
5. 抗病性相关信号传导途径的研究植物通过一系列复杂的信号传导途径来调控抗病性反应。
科学家们对这些信号传导途径进行了深入研究，并发现了一些重要的信号分子和信号通路。
研究表明，通过调控这些信号传导途径，可以增强植物的抗病性。
此外，科学家们还利用信号通路中的关键基因进行遗传改良，从而提高植物的抗病性。
总结起来，植物抗病性的研究取得了许多进展。
通过对植物基因的调控、免疫系统的研究、遗传改良和生物技术的应用，科学家们成功地培育出了更具抗病性的农作物品种。
植物凝集素类受体激酶参与非生物胁迫响应的研究进展
植物凝集素类受体激酶参与非生物胁迫响应的研究进展作者：王梦龙骆素微李晓诗彭小群来源：《广西植物》2023年第11期摘要：植物在生長发育过程中会受到各种胁迫因子的影响，非生物胁迫是其中极其重要的一类。
类受体激酶（receptor-like kinases， RLKs）是植物中广泛存在的一类蛋白，能够快速有效地对胁迫因子作出响应，最终引起一系列生物效应。
凝集素类受体激酶（lectin receptor-like kinases， LecRLKs）是RLKs的一个亚族，其具有细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域三个结构域。
根据细胞外凝集素结构域的不同可分为L、G和C三种不同类型。
近年来，大量的研究表明植物凝集素类受体激酶在非生物胁迫响应中发挥重要作用。
LecRLKs通过识别非生物胁迫相关的信号分子，激活下游的信号通路，如MAPK通路、ROS 通路、钙信号通路等，调节基因表达和蛋白质翻译以增强植物的抗逆性。
该文概述了植物凝集素类受体激酶的结构特征及其分类，并系统综述了LecRLKs在盐胁迫、低温胁迫、干旱胁迫、机械损伤和植物激素等非生物胁迫响应中的功能和作用机制，同时也对LecRLKs的未来研究方向作出了展望。
该文不仅为深入了解植物凝集素类受体激酶参与非生物胁迫响应的功能提供了参考，而且为利用LecRLKs进行作物抗逆育种改良提供了理论依据。
关键词：植物，类受体激酶，凝集素类受体激酶，非生物胁迫，信号响应，作用机制中图分类号： Q943 文献标识码： A 文章编号： 1000-3142（2023）11-2159-11Research advances on plant lectin receptor-like kinases in abiotic stress responseWANG Menglong， LUO Suwei， LI Xiaoshi， PENG Xiaoqun*（ School of Life Sciences， Huizhou University， Huizhou 516007， Guangdong， China ）Abstract： Plants are exposed to various stress during their growth and development， and abiotic stress is one of the most significant factors. Receptor-like kinases （RLKs） are widely present in plants that can quickly and effectively respond to stress， ultimately leading to a series of biological effects. Lectin receptor-like kinases （LecRLKs） belongs to a subfamily of RLKs，which consisting of three structural domains： extracellular lectin domain， transmembrane domain， and intracellular kinase domain. Based on the different types of extracellular lectin domains， LecRLKs can be classified into three subclasses： L， G and C types. In recent years，numerous studies have shown that plant lectin receptor-like kinases play a vital role in responses to abiotic stress. By recognizing abiotic stress-related signal molecules， LecRLKs can activate downstream signaling pathways， such as the MAPK pathway， the ROS pathway， the calcium signaling pathway， as well as to regulate gene expression and protein translation to enhance plant stress resistance. In this review， we summarize the structural characteristics and classification of LecRLKs. Meanwhile， the functions and mechanisms of LecRLKs in response to abiotic stress such as salt stress， low temperature stress， drought stress， mechanical damage and plant hormones are systematically reviewed. Furthermore， prospects are made for the future research directions of LecRLKs. This review not only provides new insights into the functions and mechanisms of LecRLKs in abiotic stress responses， but also provides a theoretical basis for using LecRLKs to improve crop resistance breeding.Key words： plants， receptor-like kinase， lectin receptor-like kinase， abiotic stress， signal response， mechanism of action自然界植物会受到因各种环境因素影响而引起的胁迫，为了应对多种多样的生物或非生物胁迫，植物在进化的过程中演变出许多有效机制来抵御外界环境胁迫。
几丁质酶在农作物免疫防御中的应用研究进展
Food Science And Technology And Economy粮食科技与经济2023 年4月第48卷 第2期Apr. 2023Vol.48, No.4随着世界人口的日益增长，粮食的需求量随之上升，导致农作物在全球的种植面积需求越来越大，而农作物病虫害的发生是造成农作物产量和质量降低的最主要因素，每年因病虫害造成粮食（农作物）减产20％～40％，直接损失超过2 000亿美元[1]。
目前在病虫害防治方面，主要还是依靠化学防治的方式和手段[2]，然而过度依赖化学防治方式会造成环境生态污染。
为了生态环境的可持续发展，降低化学试剂对土壤环境的影响，生物技术在农业建设过程中的应用逐渐被重视。
将生物技术应用于农业病虫害防治中，能够有效减少传统的化学农药防治方法给环境带来的负面影响，推动绿色农业的可持续发展[3]，而几丁质酶在农作物生物防治方面具有巨大的潜在应用价值。
几丁质酶（Chitinase, EC 3.2.1.14）是水解几丁质的酶，能够催化几丁质的β-1,4-糖苷键，将其降解成N -乙酰葡糖胺（N -actyl glucosamine, NAG ），并能由各种微生物，包括病毒、细菌和真菌，以及昆虫、高等植物和动物合成[4]。
几丁质由β-1,4-糖苷键将N -乙酰-D -氨基葡萄糖（Be -ta -1,4-linked Repeating N-acetylaminoglucose Units, GlcNAc ）分子连接而成，以结构多糖的形式存在于真菌细胞壁、节肢动物的外骨骼、甲壳纲动物的外壳以及寄生线虫的外壳中，但尚未在植物体内鉴定出几丁质的存在[5]。
几丁质酶能够通过降解真菌性病毒细胞壁中的几丁质和破坏昆虫及线虫的消化膜等方式达到抗病虫害的效果，且不会对植物体产生伤害。
同时，几丁质酶也是植物防御系统中重要的防卫因子，可以增强植物的防御系统，在抵御病原真菌以及病虫害中发挥着重要作用[6]。
雪花莲凝集素转基因抗虫植物的研究进展
雪花莲凝集素转基因抗虫植物的研究进展摘要：近年来雪花莲凝集素（GNA）基因已成为国内外在植物抗虫基因工程中应用较为广泛的基因。
目前已在小麦、大豆、水稻等农作物上的研究获得成功，并有相当规模的种植。
另外在烟草、马铃薯、地瓜、莴苣、棉花、甘蔗、油菜等经济作物也已经试验成功.GNA转基因抗虫植物的培育为减少杀虫剂的使用和提高产量以及环境保护方面起到了巨大的作用。
本文就GNA的分布、来源、杀虫机理、GNA转基因抗虫植物的发展况以及种植GNA抗虫植物的安全性进行了概述。
关键词:GNA基因;转基因植物;抗虫;安全Research advances in GNA transgenicanti-insect plantsAbstract:in recent years the snowdrops lectin gene(GNA)become insect-resistant genes in plants at home and abroad in engineering application a wide range of genes. Currently on wheat,soy and rice crops in research,and has won initial success of comparable size planting.Other tobacco potatoes sweet potato lettuce in economic crops such as cotton and sugar cane rape trial has success.GNA genetically modified insect resistance plant cultivation to reduce the use of pesticides and increase production and environmental protection has played a great role.This paper the distribution insecticidal mechanism GNA GNA genetically modified insect resistance plant development status and planting GNA insect resistance plant impact on environment were summarized.Keywords:GNA genes;transgenic plants;anti-insect;safety雪花莲凝集素（Galanthus nivalis agglutinin简称GNA）是植物外源激素的一种，成熟的GNA是四聚体蛋白，且蛋白质分子未被糖基化，同时含有12个甘露糖专一性结合位点，属整体凝集素类。
C型凝集素受体介导的抗真菌感染机制研究进展
C型凝集素受体介导的抗真菌感染机制研究进展张琴;史伟峰【摘要】近年来,由于广谱抗菌药物、免疫抑制剂的广泛使用,以及实体器官移植、骨髓移植、侵袭性治疗、恶性肿瘤、HIV患者、各种基础疾病逐年增多等原因,真菌感染患者明显增多,死亡率也逐年上升.C型凝集素受体(C-type lectin receptors,CLRs)主要表达在树突状细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等免疫细胞表面,可识别真菌细胞壁β-葡聚糖、甘露聚糖等,激活下游信号通路,促进免疫细胞分泌IFN-γ、IL-6、TNF-α等多种促炎细胞因子,并启动适应性免疫应答,清除感染真菌.鉴于CLRs在真菌感染免疫应答中发挥的关键作用,该文对CLRs的功能及机制研究进展作一综述.【期刊名称】《临床检验杂志》【年(卷),期】2018(036)010【总页数】4页(P763-766)【关键词】C型凝集素;固有免疫;抗真菌感染【作者】张琴;史伟峰【作者单位】苏州大学附属第三医院检验科,江苏常州213003;苏州大学附属第三医院检验科,江苏常州213003【正文语种】中文【中图分类】R446.5模式识别受体(pattern recognition receptors，PRRs)主要表达于单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞等固有免疫细胞表面、胞浆和血清中，能够直接识别磷壁酸、肽聚糖、内毒素、甘露糖、DNA或RNA等病原体成分及其产物，以及宿主凋亡细胞和衰老细胞表面某些共有特定分子结构。
常见PRRs有Toll样受体家族(toll like receptors，TLRs)、核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors，NLRs)、维甲酸诱导基因I型受体家族(retinoic-acid inducible gene Ⅰ-like receptors，RLRs)、C型凝集素受体(C-type lectin receptors, CLRs)、DNA依赖的干扰素调节因子3的活化(DNA dependent activation of IRF3，DAI)、黑色素瘤缺乏因子2(absent in melanoma 2，AIM2)等。
细胞焦亡在相关疾病中的研究进展
•鼻科学：综述•细胞焦亡在相关疾病中的研究进展李越常利红张革化中山大学附属第三医院耳鼻咽喉头颈外科，广州510630通信作者：张革化，Em ail:gehuazh@Research progress of pyroptosis in related diseasesLi Yue, Chang Li h ong, Zhang GehuaDepartment o f Otorhinolaryngology Head and Neck Surgery, the Third Affifiliated Hospital o f S unYat-sen University, Guangzhou 510630, ChinaCorresponding author: Zhang Gehua, Email:*******************.cnFund program: National Natural Science Foundation of China (81970859)DOI: 10.3760/cma.j.issn. 1673-4106.2021.03.010【摘要】细胞焦亡是一种新的程序性细胞死亡，为半胱氨酸蛋白酶-1/半胱氨酸蛋白酶-4/5/11依赖，并伴有细胞膨胀破裂、大量炎症因子释放的炎性反应过程。
国内外研究显示细胞焦亡在心血管病、免疫性疾病、感染性疾病、肿瘤等发生发展过程中发挥着重要作用。
焦亡机制的研究有望为疾病治疗提供新的方向与策略。
本文就细胞焦亡在相关疾病中的研究进展做一综述。
【关键词】细胞焦亡；半胱氨酸蛋内酶-1;炎性小体基金项目：国家自然科学基金（81970859)DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-4106.2021.03.0101992年，Zychlinsky等m发现革兰阴性菌可以引起 宿主巨噬细胞发生程序性死亡，电镜下出现细胞器及 细胞质的溶解。
这种细胞死亡与依赖半胱氨酸蛋白酶-3 (caspase-3)作用的细胞凋亡不同，是通过半胱氨酸蛋 白酶-1(caspase-1)介导宿主细胞死亡，并伴随大量炎症 因子的释放。
植物受体样激酶的功能分析及其在农业中的应用
植物受体样激酶的功能分析及其在农业中的应用植物是生物体中的重要组成部分，因为它们能够通过光合作用转换太阳能并合成有机物质，这是维持整个生态系统运转所必需的。
植物表面覆盖有许多不同的受体，这些受体在接收到激活信号后能够引起一系列细胞内的反应，从而使细胞能够作出正确的反应。
其中，植物受体样激酶（RLKs）被广泛研究。
RLKs是一类在植物内部细胞膜上活跃的受体，它们通常包含有一个细胞外信号感受结构、一个跨膜蛋白区域以及一个细胞内激酶结构。
这些受体能够响应许多不同的外部信号，包括环境胁迫、植物激素和生长因子。
现在科学家越来越重视RLKs在植物生长和发育过程中的作用。
对于植物表面受到的外来信号和刺激，RLKs能够引导生长素、生长抑素和其他激素、互联素和气味分子的感受。
而且RLKs还可以参与到植物的排异反应中，帮助植物抗病。
尽管已经对RLKs的功能有了一定的了解，但如何研究这些受体仍然是一个难题。
为了应对这一难题，研究人员运用遗传工程技术，创建了一些表观突变型，通过观察这些表观突变型的生理和形态变化，我们可以深入了解RLKs的不同功能。
同时，人们也用单细胞转录组学和蛋白质互作来确定这些受体和其相应信号通路的特性。
有许多植物 RLKs 已经被良好的研究过了，其中重要的一些包括Brassinosteroid Insensitive 1 (BRI1)、Feronia、Flagellin-sensitive 2 (FLS2)等等。
其中，许多RLKs已经被证明与植物的发育生长和生理反应密切相关。
BRI1 是植物生长素 BR 的受体，它在拟南芥的胚胎生长和光响应中起着重要的作用。
它受到BR激活后，能够引发一系列信号传递，并激活一些转录因子，从而控制植物细胞生长和分化。
在一些农业生产实践中，BRI1的强效表达被用来增加植物的体积和减缓其生长速度，从而增加产量和品质。
Feronia则是先前被认为是受到多糖类分子 (pectin) 的刺激而激活的受体，最近的研究表明它在植物的有性生殖中发挥着关键性的作用。
1 细胞壁连接的类受体激酶(WAK) 植物细胞壁与
评 述第51卷第1期 2006年1月细胞壁连接的类受体激酶(WAK):植物细胞壁与细胞质联系的重要蛋白张素巧孙颖郭毅孙大业*(河北师范大学生命科学学院, 分子细胞生物学省重点实验室, 石家庄 050016. * 联系人, E-mail: dysun@)摘要细胞壁连接的类受体激酶(WAK)是一类特殊的植物类受体激酶, 与细胞壁中的果胶共价交联.在结构上, WAK分为胞外域、跨膜域和胞内激酶结构域, 胞外域中存在保守的EGF重复序列. WAK以多基因家族形成存在, 其表达模式具有组织特异性, 主要在叶、茎中表达, 在功能上参与病原菌反应、细胞伸长调控、铝胁迫反应等. WAK1在细胞外与富含甘氨酸的蛋白质AtGRP3特异结合, 在胞内与蛋白磷酸酶KAPP结合并形成约500 kD的AtGRP3-WAK1-KAPP复合体. 植物中还存在与WAK结构相似的类WAK蛋白(WAKL)家族. 本文结合WAK结构特点和作用机制认为WAK/WAKL可能是植物细胞壁与细胞质进行联系和通讯的重要蛋白.关键词类受体激酶 WAK细胞壁 信号转导植物类受体激酶(receptor-like kinase, RLK)基因是利用分子生物学手段从植物细胞中鉴定的与动物细胞受体激酶(receptor protein kinase, RPK)同源的基因, 因其编码产物多数在植物细胞中未证实具有受体功能, 其天然配基多数没有被找到而被称为类受体激酶[1], 其中很少一部分类受体激酶的配基已经被找到, 如CLV1, SRK等, 因此这些类受体激酶也可以被称为植物受体激酶(plant receptor kinase, PRK). 典型的类受体激酶一般由胞外结构域、跨膜结构域和具有激酶活性的胞内域组成[1,2]. 各种环境信号和生物体自身产生的胞外信号分子对生物体的生长发育共同起着调控作用. 胞外信号分子除一些小分子(如甾类激素等)可以直接穿过细胞膜进入胞内以外, 多数只能在被质膜上的受体识别后, 通过膜上的信号转换系统转换为胞内信号, 位于细胞质膜上的受体是信号转换途径的关键组分. 根据信号转导的机理和受体分子的特点, 胞外信号的跨膜转导可以通过G蛋白偶联受体、离子通道受体和具有酶活性的受体来实现[1]. 在动物中, 细胞外信号传递到细胞内最主要的途径是通过位于细胞质膜上的G蛋白偶联受体完成的, 这个事实不仅得到大量实验的支持, 而且在基因组中G蛋白偶联受体基因的大量存在也很好地说明了这一点. 例如, 人基因组中存在超过1000个G蛋白偶联基因, 占基因组1%以上; 而低等动物线虫中也有1100种之多, 占总基因组5%[3,4]. 在动物细胞中存在数目相对较少的受体激酶(人类仅含有58种酪氨酸受体激酶和12种丝/苏氨酸受体激酶), 在植物细胞中反而大量存在, 亦屡屡被发现参与了生长、发育与分化、自交不亲和、抗病、抗逆等多种生理过程. 而到目前为止, 在植物仅有一种G蛋白偶联受体被克隆, 即拟南芥GCR1[5]. 1990年第一个植物类受体激酶在玉米中被发现[6], 随后人们在多种植物中都发现类受体激酶的大量存在, 如拟南芥基因组中存在超过600个类受体蛋白激酶, 占基因组2.5%; 水稻中也有超过1131个类受体激酶存在[7]. 因此可以推测在动物中广泛存在的G蛋白偶联受体介导的信号转导途径在植物中并非是主要途径, 而类受体激酶介导的信号转导途径可能才是植物进行信号传递的主要途径.近几年, 植物类受体激酶的研究已逐渐成为热点研究领域之一, 已有20多种植物类受体激酶被发现参与调控生长、发育、抗逆等生理过程, 然而对多数植物类受体激酶来说功能仍然未知[8]. 本研究室近几年已经开始对植物类受体激酶, 特别是水稻中的类受体激酶展开研究, 我们利用水稻芯片的信息找到一些表达量高或在水稻不同发育时期表达差异大的类受体激酶, 应用RNAi等技术研究其功能, 同时对一些功能已知的基因利用酵母双杂交等技术了解类受体激酶的配基及上游和下游的结合蛋白.植物类受体激酶根据其胞外域的结构特点可以分为含S-结构域类(SRK)、富含亮氨酸类(LRR-RLK)和细胞壁连接类(WAK)等类型. 与细胞壁连接的类第51卷 第1期 2006年1月评 述受体激酶(wall associated kinase, WAK)是其中比较特殊的一类, 它的胞外域与细胞壁成分直接相连, 具有一个跨膜域和具有丝/苏氨酸蛋白激酶活性的胞内域[9]. 作为跨膜蛋白的植物类受体激酶本身具有将信号进行跨膜传递的潜在受体功能, 而细胞壁作为一个具有动态结构特征的重要细胞组成部分, 不仅维持植物细胞形状, 而且在细胞的生长调节和防御及胁迫反应等方面发挥着重要作用[10], 这样WAK 作为一个直接将细胞壁与细胞质相连接, 并可能具备受体功能的蛋白激酶, 就成为一个研究细胞壁信号分子跨膜传递到细胞质的很好的模型.1 WAK 和WAKL 的发现1996年, He 等人[9]在对其先前发现的一个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(pro25)进行生化特性分析时发现, 该蛋白与细胞壁紧密相连, 因此将该蛋白由pro25更名为WAK1(wall-associated kinase1), 由此首次提出了细胞壁连接的蛋白激酶的概念. 他们将其定名为细胞壁连接的蛋白激酶(WAK)的证据包括: (ⅰ) WAK1只有在去垢剂SDS 和强还原剂DTT 共同存在并加以煮沸才能从细胞壁上溶解下来, 因而应是与细胞壁紧密相连; (ⅱ) 应用免疫电子显微镜和免疫荧光技术观察到WAK1定位于细胞膜和细胞壁; (ⅲ) 对叶原生质体进行破裂和用蛋白酶消化处理后, 在膜成分中仍能用抗体检测到WAK1的存在, 证明WAK1是一个跨细胞质膜的蛋白激酶. 以后的研究还表明, WAK1与细胞壁中的果胶共价连接[11]. WAK1的特性使人们大胆推测WAK 可能担当细胞壁与细胞膜及细胞质之间信息传递纽带, 从而可能直接介导细胞外与细胞内的信息转换和对细胞进行调控.Verica 和He [12]用WAK1的cDNA 和蛋白序列通过对拟南芥基因数据库进行搜索又发现了一个与WAK 结构非常相似的含有21个成员的基因家族, 他们把它命名为WAK 样基因(WAK like genes, WAKLs). 通过生物信息学分析发现, 另一个模式植物水稻的基因组同样存在与拟南芥WAK 和WAKL 结构类似的基因, 数目远多于拟南芥, 其中类似WAK 的有96个基因, 水稻特异WAKL-Os 有48个基因[7]. 水稻中WAK 基因数目的扩增暗示, 在单子叶模式植物水稻和双子叶模式植物拟南芥中, WAK 的功能可能存在差异. 然而水稻WAK 和WAKL 的研究目前还几乎是空白.本研究室目前已开始对水稻中一部分WAK 样基因进行研究, 采用超表达和RNAi 技术发现WAK 样基因表达水平的变化可以影响转基因植物的生长, 应用定量PCR 发现在盐、干旱等非生物逆境条件下有些WAK 样基因的表达表现出明显上调等. 初步结果表明, 水稻WAK 样基因与拟南芥WAK 有相似之处, 但也有不同, 还需要更多的实验来了解水稻WAK 样基因的功能和生化特性.2 WAK 和WAKL 的结构特点及分类WAK 由胞外域、跨膜域和具激酶活性的胞内域组成, 其中胞外域在靠近跨膜域附近具有表皮生长因子样重复序列(EGF like repeats), 内含12个保守的半胱氨酸残基[13]. EGF 样结构域被认为在某些动物蛋白中直接参与了蛋白与蛋白间的相互作用[14,15]. 在后生动物中EGF 重复序列常用于钙离子介导的受体等蛋白的二聚体形成[16], 所以推测WAK 中的EGF 重复序列可能与其他蛋白或细胞壁的结合等功能有关, 但仍有待证实.拟南芥WAK 是一个含5名成员的基因家族, 分别为WAK1~5, 位于拟南芥1号染色体上一个约30 kb 的区域. 5名成员呈串连分布, 依次为WAK4, WAK5, WAK3, WAK1和WAK2, 并且转录方向相同[13], 均含有约20个氨基酸的信号肽(N 端)、EGF 重复序列、跨膜域和位于细胞内的激酶域, 在EGF 样区域和跨膜域中含有两个插入位置和插入长度保守的内含子, 长度分别是80和76碱基. 正如人们预料的那样, 5个WAKs 的差别主要体现在胞外域. 胞内激酶域具有86%的同源性, 说明此家族比较保守, 在胞内可能介导相似的信号途径; 然而胞外域同源性较低, 只有40%~64%[13], 暗示胞外域可以结合大量不同的配基, 来接收不同的环境信号刺激.WAKL 大都具有WAK 的典型结构, 即具有EGF 结构域、跨膜域、胞内丝/苏氨酸激酶域和两个插入位置保守的内含子. 个别基因缺少某些序列, 如WAKL7缺少跨膜域和激酶域等. 与WAK 类似, 此21个基因大多成簇串连分布于拟南芥5条染色体上[12]. 在WAKLs 基因之间, 胞内域存在着65%~88%的同源性, 胞外域则只有51%~77%, 这些差异与WAKs 类似. 然而, 在对WAK 和WAKL 进行比较后发现二者之间在胞内域只有40%~45%的同源性, 胞外域则仅有18%~22%的同源性, 说明尽管WAK 和WAKL 各评 述第51卷 第1期 2006年1月自家族成员之间保守性较高, 两个家族之间还是存在较大差异[17].3 WAK 和WAKL 的表达模式对拟南芥中WAKs 的表达模式进行研究发现, WAKs 的表达具有组织特异性, 且各自的表达模式不同. 应用RNA 印迹技术发现, 在拟南芥中, WAK1, 3和5主要在叶和茎中表达, 而WAK4只在长角果中被检测到, WAK2在叶子和茎中有高表达, 但在花和长角果中只有较低的表达. 在表达量上5个基因也存在差异, WAK1和WAK2相对表达较强[13]. 在拟南芥的生长过程中, GUS 染色和原位杂交实验都表明, WAK1和WAK2在器官的连接处、茎和根的顶端分生组织以及正在生长的叶片中都有表达. WAK3在子叶、叶片和茎中常以斑点形式存在, 多位于叶脉附近[11].WAKL 的表达模式与WAK 主要在绿色营养组织表达所不同, 在mRNA 水平上, WAKLs 在拟南芥根和花中有较高表达, 如WAKL1, WAKL3和WAKL5等. WAKL 的表达在不同发育时间上有差异, 如WAKL2和WAKL4在拟南芥正在发育的种子中表达而在成熟种子中不表达, WAKL5则只在幼嫩的叶片中表达. 当然也有情况相反的, 如WAKL6在成熟叶片中的表达要比幼叶高[17]. 这些基因不同的表达模式说明不同的WAK/WAKL 成员在植物不同部位或不同发育时期可能有不同的功能.外部环境的生物和非生物刺激也可以诱导WAK 和WAKL 表达, 如病原菌侵染、伤害及铝处理都可以诱导WAK1表达[11,18,19]. 在WAKL 中, 水杨酸(SA)和水杨酸类似物二氯异烟酸(INA)也可诱导WAKL5和WAK7等的表达[17]. 这说明WAK/WAKL 与防御反应相关. 对WAK 和WAKL 基因的表达调控现在还知道的很少. 对二家族基因的上游序列分析后发现WAK 和WAKL 基因都含有TATA 盒和CAAT 盒, WAKL 基因上游序列中还存在共同的调控元件, 如AS-1元件(TGACG), 这个元件此前被证明是表达水杨酸诱导的抗性蛋白PR-1所必需, 所以这些基因的表达调控存在某种共性, 如都可以被水杨酸或其类似物诱导表达[17]. 另外, WAK/WAKL 基因家族成员多成簇串连分布, 如WAK1-5和WAKL1-7, WAK5个基因间距在1.95~3.24 kb 之间[17], 而WAKL 的成员之间间距在0.50~1.9 kb 之间. 那么这些串连分布的成员之间在表达调控上是否有关? 其上游更远的地方是否存在共有的调控序列, 如增强子等, 以及他们之间的表达是协同还是拮抗仍有待进一步研究.4 WAK 生物学功能近几年对WAK 的功能已有了一些初步研究, 已有的资料表明WAK 是一类具有多种功能的类受体激酶, 参与了诸如病原菌反应、细胞伸长调控、金属胁迫反应等多种生理过程. Shiu 和Bleeker [20]曾将植物类受体激酶按照生物学功能分为两大类, 一类是调控植物生长和发育的类受体激酶, 另一大类是参与植物与微生物相互作用和防御反应的类受体激酶. WAK 在功能上在两大类中都有存在.(ⅰ) 参与病原菌反应. WAK1可能参与了病原菌反应. 当病原菌侵染或用水杨酸(SA)和其类似物二氯异烟酸(INA)处理拟南芥时可以诱导WAK1表达增强; SA 诱导WAK1的表达需要NPR1的参与. NPR1是在病原菌诱导的系统抗性(SAR)反应中位于SA 信号途径下游的, 被认为是活化PR 基因的一个正调节因子, 说明WAK1可能是一个病原菌相关基因(pathogen related, PR), 即PR 基因; 用致死剂量的SA 处理拟南芥时, 转入全长WAK1或WAK1激酶域的转基因植株较对照表现出明显抗性, 而转入反义WAK1或有显性失活(dominant negative)作用的WAK1片段的转基因植株, 对SA 和INA 处理表现得更为敏感, 表明诱导WAK1基因的表达有助于植物在病原菌侵染反应中的存活[18]. 这些结果表明WAK1很可能参与了植物病原菌反应, 并且在由于SA 水平升高产生的对细胞毒害的过程中可能发挥着某种保护作用. WAK1的这种功能使得细胞壁中的信号可以与细胞内发生的病原菌反应事件通过它而直接联系起来. 然而具体WAK 如何与细胞壁信号(化学信号分子或细胞壁结构变化等物理信号)识别及与细胞内病原菌相关蛋白(PR)的关系仍需进一步研究.(ⅱ) 参与细胞伸长调控. WAK 可能参与了细胞伸长的调控. 杜克大学的Kohorn 领导的课题组和旧金山州立大学He 的课题组分别利用转入反义基因的方法, 发现在在拟南芥中转入WAK 反义基因后伴随WAK 蛋白表达的明显下降, 植株生长发育迟缓而表现为矮小, 在不同时期诱导反义基因表达可导致莲座叶变小、花梗和长角果变短、根的伸长受到抑制等现象, 通过扫描电子显微镜还发现细胞变小但细胞总数目没有明显改变, 表明WAK 在细胞的伸长第51卷 第1期 2006年1月评 述过程而非增殖过程中发挥着重要作用[11,21]. 有意思的是, Wagner 等人[11]转入的是WAK2的片段而Lally等人[21]转入的是WAK4全长反义基因, 而结果导致所有WAKs 蛋白的表达下降, 因此是1种还是5种WAK 调控了细胞的伸长过程尚不清楚. 为什么转入一种反义基因会导致所有基因表达受到抑制? 一种推测是, WAKs 在体内可能以复合物的形式发挥作用, WAK4的缺少会导致复合物不稳定而被降解[21], 但有待进一步验证. 在实验中, 研究者选用了糖皮质激素诱导的表达系统来诱导反义基因表达, 因为用组成型启动子(如35S)表达反义基因在实验中不能得到转化植株, 表明WAK 的抑制可能影响了种子的早期萌发而产生致死[11]. Lally 等人[21] 的实验还表明, 在拟南芥发育的不同时期诱导反应基因表达会导致不同的表型, 如在早期会出现最严重的发育迟缓的表型, 植株非常矮小, 而当植株的各个器官已经形成后, 反义基因的表达通常只影响器官的正在活性生长的部位[21].植物的生长和细胞伸长调控非常复杂, 多种植物激素, 如赤霉素[22]、油菜素内脂[23]、生长素[24]、乙烯[25]和某些细胞壁蛋白, 如expansin [26]等都有关, 因此WAK 与他们之间的关系的研究将有助于我们深入了解细胞伸长的调控机制.(ⅲ) 参与金属离子胁迫反应. WAK 可能参与金属离子的胁迫和耐受反应. Sivaguru 等人[19]报道, 铝可以诱导拟南芥WAK1的表达, 铝处理 3 h 根中WAK1的mRNA 水平达到最高随后下降, 蛋白表达高峰则出现在铝处理6 h, 所以认为WAK1是受铝诱导的一个早期反应基因. 将WAK1转入拟南芥超表达后, 由于铝胁迫引起的根生长抑制被明显减弱了, 说明WAK1的增加有助于植物对铝的耐受性. 他们还发现, 铝可以诱导气孔关闭, 应用免疫荧光技术观察到铝处理6 h 后, 根伸长区和分生区细胞的WAK 表达明显增加, 且铝处理9 h 导致微管解聚[19], 但WAK 的表达与微管解聚是否有关还不清楚.我们知道WAK1可以作为PR 蛋白参与病原菌反应[18], 包括铝在内的很多胁迫反应上调的基因都与病原菌反应相关蛋白(PR)高度同源, 所以很可能包括铝离子在内的胁迫反应、病原菌反应、伤害反应等在体内的调控途径存在重叠、交叉或交谈(cross talk), 而WAK 可能是研究各途径之间关系的一个很好的交叉点.5 WAK 的作用机制一种蛋白质参与多种生理反应并不少见, 关键是它如何参与多种生理反应. 已知病原菌的侵染开始于对细胞壁的破坏, 而细胞在伸长过程中往往伴随细胞壁结构和成分的调整[27,28], 两个过程都涉及细胞壁的变化, 而WAK/WAKL 的分子结构特点是胞外域与细胞壁紧密相连, 胞内域具有激酶活性可以将胞外信号通过磷酸化的方式进行传递, 所以一种可能的解释是细胞伸长或外部刺激(如病原菌侵染)等引起细胞壁产生某种相似的变化被WAK/WAKL 感知并将信息传递到细胞内, 引发相应生理反应, 如合成和分泌细胞壁组分来适应细胞伸长或修复病原菌侵染造成的细胞壁损伤. WAK 的胞外域与细胞壁成分果胶共价交联, 具备感知细胞壁变化的分子基础, 因而有可能将细胞壁的结构或成分变化跨膜传递到细胞内. 那么, WAK 应该能在细胞外结合一种或几种信号分子, 将信息跨膜传递给胞内的靶蛋白, 引发相应生理反应.WAK 在胞外是否存在配基? 2001年, Park 等人[29]发现一个富含甘氨酸的细胞壁蛋白AtGRP3与WAK1能特异性结合, AtGRP3属于一类富含甘氨酸的蛋白质家族, 存在于细胞壁, 生理功能未知. AtGRP3与WAK1结合后可以再与质膜内侧的一种激酶相关的蛋白磷酸酶KAPP 结合形成一个约500 kD 的复合物, AtGRP3和WAK1的结合对形成完整的复合物是非常必要的. 与WAK1相似, AtGRP3也能被水杨酸诱导, 外加AtGPR3也能上调WAK1的表达, 因此作者认为AtGRP3与WAK1的结合具有生理意义, AtGRP3可能通过与WAK1结合调节WAK1在病原菌反应中的功能[29]. 目前的实验证据表明AtGRP3是WAK1的胞外结合蛋白, 但是否作为配基发挥作用仍需更深入的实验来证实. Park 等[29]还发现, AtGRP3与WAK1, 3和5结合而不与WAK2和WAK4结合, 由此也表明不同的WAK 成员具有不同的功能. 所以必然存在更多的WAK 胞外结合蛋白需要人们去了解.果胶是目前发现的另一个与WAK 结合的细胞壁分子, 且它们之间被认为是共价结合[11]. Decreux 等人[30]的进一步研究发现, WAK1与果胶的结合需要细胞壁中存在适当浓度的钙离子, 且在钙离子间形成所谓“钙桥(calcium bridge)”, 即“蛋盒(egg box)”结构, 这种钙离子结构的存在对形成GRP3-WAK1- KAPP 复合物非常重要, 而有可能启动了信号传递过评 述第51卷 第1期 2006年1月程. 果胶与WAK 的结合也许并非只是结构性的结合, 可能更具有生理意义, 如在病原菌侵染位点发现细胞壁中的果胶明显减少[31], 在根的分生细胞中果胶可以内化而在细胞板中富集, 并可能被用于新细胞壁的形成[32]. 因而果胶作为细胞壁的主要成分之一,不仅能维持细胞壁结构完整, 而且在细胞壁参与调控的植物形态建成、分化、病原菌侵染等生理反应中作为主要信号成分发挥作用[33]. 此外, 果胶与WAK 的结合被发现与胞外钙离子有关, 一些环境刺激会导致胞外钙离子的变化, 钙离子作为信号物质可以调控多种生理反应, 因而可以推测WAK 与果胶的结合可能具有特殊的生物学意义, 与一种不同于传统受体——配基的方式感知外界刺激导致的细胞壁变化, 如钙离子浓度、果胶的组成和结构等的变化并将之传递到细胞内. 这些只是简单的推测, 仍需要大量的实验证据帮助我们了解WAK 与果胶结合的意义.WAK 和WAKL 虽然都含有激酶域序列, 然而它们是否具备激酶活性对于确定它们通过磷酸化胞内靶蛋白进行信号转导的作用机制是非常必要的. Anderson 等人[34]对WAK1的激酶域进行体外表达,发现表达产物具有激酶活性, 并发现激酶域中保守的第298位赖氨酸对激酶活性是非常关键的, 它的突变会导致激酶活性丧失.对WAK 在细胞内的靶蛋白目前还所知甚少. Yang 等人[35]报道发现一个叶绿体中的氧相关增强蛋白2(OEE2)能够与WAK 的激酶域结合, 且能够以WAK1/GRP3依赖的方式被磷酸化, 说明OEE2可能是WAK1-GRP3在细胞内调节的靶蛋白之一. WAK 在细胞内能与KAPP 相互作用并形成500 kD 的GRP3-WAK1-KAPP 复合物[29, 34] . KAPP 被发现能与CLV1, SRK, SERK1, HAESA 等多种植物类受体激酶的胞内域结合, 并可能以负调节因子的方式对受体激酶介导的信号转导途径起调控作用[36~39], 说明KAPP 可能是受体激酶在细胞内通用的调节因子, WAK 可能是受其调节的靶蛋白之一.综上所述, 对WAK 作用机制也许可以做出这样的假设: 病原菌侵染、细胞分化等导致细胞壁变化, WAK 通过与果胶的结合直接或间接感受细胞壁结构变化, 进而与不同的细胞壁蛋白或其他成分结合, 形成具有特定功能复合物, 将信号传递到胞内, 使相应的靶蛋白磷酸化, 从而完成信号由胞外传递到细胞内. 总之, 对WAK 的作用机制目前所知道的事实还很少, 实验还不深入, 相信今后越来越多的证据会帮助我们了解WAK 的功能和作用机制.6 讨论细胞壁在植物的生长过程以及在遭受病原菌侵染或其他胁迫处理时发挥着重要作用, 所以细胞壁与细胞质之间的通讯联系是保证协调发育的重要手段. 然而目前在植物中对细胞壁与细胞质之间信号传递途径还了解的很少. 植物细胞壁在功能上相当于动物细胞外基质(ECM). 在动物中, 细胞外基质与细胞质之间的通讯联系研究的较植物清楚, 被认为在二者之间起着桥梁作用的连接分子中研究的最清楚的是整合素(integrin). 整合素是位于细胞表面的跨膜蛋白, 由α和β亚基组成异二聚体, 在胞外可以结合纤连蛋白、胶原、蛋白聚糖等多种细胞外基质成分, 在胞内与细胞骨架的微丝结合蛋白结合. 在功能上整合素不仅介导细胞附着到细胞外基质上, 更重要的是提供了一种细胞外环境调控细胞活性的渠道. 除整合素外, 在细胞外基质和细胞骨架之间可能起连接作用的分子还有钙粘着蛋白[40]、免疫球蛋白超家族[41]等, 但其作用机制尚不清楚. 同时, 在植物中虽然用动物整合素抗体在植物中检测到了多个能产生免疫交叉反应的类整合素蛋白的存在[42], 但其在功能和作用方式上是否类似动物整合素不清楚. 随着拟南芥等测序的完成, 人们发现高等植物似乎不存在整合素的同源基因, 并且也缺乏整合素在细胞内相互作用的骨架结合蛋白如踝蛋白(talin)、纽蛋白(vinculin)、细丝蛋白(filamin)等[43]. 因此植物中可能存在不同于动物整合素的信号途径来完成细胞壁和细胞质间的信号传递, 但具体是什么在介导这个传导过程还不知道. 参照动物整合素可以推测能够担当此任务的分子也许应该具有这样的条件: (ⅰ) 是跨膜蛋白; (ⅱ) 胞外域与细胞壁成分相连; (ⅲ) 胞内与细胞骨架相连或者能活化胞内的信号分子; (ⅳ) 能执行一种或多种生理功能. 如此, 植物中最有可能的分子当是WAK. WAK 作为跨膜的类受体激酶在胞外与果胶紧密相连, 胞内域具激酶活性从而能通过磷酸化将信号传递, 功能上具有调节细胞伸长、参与病原菌反应等多种生理功能[9,11,21,32]. 但在细胞内是否与细胞骨架结合还不知道. 另外, 植物类受体激酶中另一类含凝集素样结构的类受体激酶也可以。
植物类受体蛋白激酶研究概况
植物类受体蛋白激酶研究概况山西农业科学2009,37(8):75～78Jouma/ofShanxiAgriculturalSciences植物类受体蛋白激酶研究概况张兆沛,王志伟,张慧蓉(河南科技学院实验中心,河南新乡453003)摘要:类受体蛋白激酶基因是目前植物中发现的主要的数目最大的一类受体基因.类受体蛋白激酶的鉴定和生理功能的研究对阐明植物胁迫反应机制,提高农作物的产量和抗逆性具有重要的理论意义和应用价值.综述了植物类受体蛋白激酶的结构,种类,研究进展及意义,并探讨了今后的研究重点.关键词:植物;胁迫;类受体蛋白激酶中IIt(ff~-er:Q946.5文献标识码:A文章编号:1002-2481(2009)08—0075—04 ResearchAdvanceinReceptor-likeProteinKinasesofPlantsZHANGZhao-pei,WANGZhi-wei,ZHANGHui—rong(ExperimentCentre,HenanInstituteofScienceandTechnology,Xinxiang453003,China) Abstract:Plantsaresubjectedtoavarietyofexternalstimuliandhaveevolvedmechanismsin ordertorespondtoenviron7mentalchanges.Inplants,asinothereukaryotes,adiversegroupofcellsurfacereceptor—likeproteinkinases(RLKs)playafun-damentalroleinsignal~ansducfionprocesses.Wereviewedtheresearchadvanceinthechara cterizationandphysiologicalfunc—tionofRLKs.Inaddition,itsfutureapplicationinagriculturewasdiscussed. Keywords:Plant;Stress;Receptor-likeproteinkinases植物体在生长发育中不断接受外界环境及体内细胞间的各种刺激,引发一系列信号转导途径,并做出相应的生理生化反应.在这些信号转导途径中,受体担当着一个极为重要的角色.细胞外的信号只有首先被受体接受和识别之后,才能将胞外信号跨膜转化为胞内信使,通过胞内信使的传递引起细胞的生理生化反应.目前,利用分子生物学手段已从植物中鉴定到多个与动物受体蛋白激酶(receptorproteinkinases,RPKs)同源的基因,鉴于这类基因产物在植物细胞中还未能被证实具有受体功能,大多数蛋白的天然配体还未发现,故而将它们称为类受体蛋白激酶re—ceptor-likeproteinkinases,RLKs).本文介绍了目前植物中已被鉴定的RLKs以及它们在植物生长和发育过程中的生理功能.1类受体蛋白激酶的研究意义RLKs是目前植物中发现的主要的数目最大的一类受体基因.根据序列推测,在模式植物拟南芥中,共发现610个类受体蛋白激酶基因,占整个拟南芥基因组预测基因的2.5%【l】.这与动物以G蛋白偶联受体和离子通道受体为主的受体类型有很大不同,或许与动物可以通过移动躲避不良的环境,而植物只能通过自身的调节适应外界环境有关.对于这类蛋白质基因的研究有助于寻找植物感受体内,外信息的受体,揭示植物对体内,外刺激反应的机制.植物反应调节机制的明确不仅是植物生理学研究的重大突破,而且对指导农作物生产,改造农作物的品质和抗逆性以及农产品的贮存和运输都具有重要的指导作用.2类受体蛋白激酶的结构和生理功能与动物中的RPKs类似,植物中的RLKs也是由3个部分构成,即胞外区,胞内区和连接2个区域的跨膜区.胞内区是相当保守的激酶活性结构域,含有氨基酸序列保守的11个亚结构域.目前,植物中发现的RLKs主要是丝氨酸,苏氨酸蛋白激酶,通过丝/苏氨酸残基的磷酸化和脱磷酸化传递信号.胞外区的氨基酸序列则相差很大,或许这和胞外区需要识别和接受不同配体这一功能有关[21.根据胞外区的不同,RLKs主要分收藕日期:2009-05—05项目来源:河南省重点科技攻关项目(0323012000)作者简介:张兆沛(1980一),男,河南新乡人,助理实验师,硕士,主要从事植物生理和分子生物学研究.75?山西农业科学2009年第37卷第8期为以下亚家族.2.1富含亮氨酸重复区(1eucine-richrepeats,LRRs)的RLKs这是目前植物RLKs中最大的家族.在拟南芥中,这种激酶几乎占所有RLKs的一半.它的典型特征就是具有LRR重复单元,LRR是由"Leu—X—x—Leu—x—Leu—x—x—Asn—X—Leu"富含亮氨酸保守序列串联排列组成的.LRR保守序列的重复次数以及其中的可变氨基酸决定了与配基相互作用的特异性.如拟南芥CLV1(Clavata1)有21个LRR单元,拟南芥BRI1(Brassinosteroidinsensitive1)有25个LRR单元.LRR单元之间的氨基酸发生突变后,极大影响了它作为受体与配基的结合能力.研究发现,富含亮氨酸重复单元LRR的三级结构形成一种新的Ot螺旋/B折叠.LRR重复单元中最保守的氨基酸形成B折叠,位于蛋白质空间结构的表面,参与蛋白质的相互作用.这种相互作用在分子识别过程,如信号转导,细胞黏合,细胞发育,DNA修复和RNA加工等过程中起重要作用f31.拟南芥BRI1是一个具有25个LRR单元的RLKs,通过它的胞外区感知油菜素类固醇(brassinosteroid,BR),并通过胞内激酶信号进行下游信号转导.BAK1(BRI1一associatedreceptor kinase)是一个和BRI1存在相互作用的LRR型RLKs,它只有5个LRR单元,是一个比BRI1更小的受体激酶.体外试验表明,BAK1和BRI1可以相互磷酸化,极有可能是2个受体激酶之间的异二聚体化,是感知BR和信号转导的关键步骤【习. 研究表明,拟南芥中HAESA(原RLK5)编码一个富含LRR的受体激酶,它在控制花器官脱落的过程中担当着重要角色,利用反义RNA技术得到的拟南芥haesa突变体表现出抗花器官脱落的表型特征[61.1994年,Stone用HAESA的激酶区筛选出一个与之相互作用的蛋白质,然后命名为KAPP.(kinase—associatedproteinphos- phatase).它是一种2C型蛋白磷酸酶,而且发现它是仅仅结合磷酸化的HAESA.KAPP上这段与HEASA结合的区域叫作激酶互作区(kinasein—teractiondomain,KI).后来的研究发现,这段区域能和许多其他的受体激酶发生相互作用.而且激酶互作区中心的52个氨基酸构成的"叉状基序" (forkhead—associateddomain,FHA)对于受体激酶76?的相互作用是不可缺少的[71.因此,KAPP被认为是许多植物受体激酶的下游元件,参与RLKs介导的信号转导闻.2.2具有S结构域(S—domain)的RLKs具有s结构域的RLKs的显着特征是胞外区靠近跨膜区的一侧含有10个保守的半胱氨酸残基,这与决定油菜花粉自交不亲和的s位点糖蛋白(s—locusglycoprotein,sLG)的氨基酸序列高度同源.根据序列推测,在拟南芥中存在4O个具有s结构域的RLKs.发现的第一个S结构域的RLKs是玉米(Zeama/ze)的zmPKl【9】.S结构域除了含有丰富的半胱氨酸残基外,还代表性的具有一个EGF重复(EGFrepeat),凝集素基序(agglu—tininmotif)和PAN基序(PANmotif).基于与凝集素的同源性,可能凝集素基序可以结合甘露糖(Ot—mannose),推测这类具有S结构域RLKs可以通过凝集素基序结合Ot甘露糖及其类似物的形式感受外界信息[10,111.拟南芥的ARK1,ARK2,ARK3和油菜(Brassica)的SFR1,SFR2,SFR3都是具有S结构域的RLKs,虽然在植物的营养器官和花器官都有表达,但是具有不同的表达模式[12~l41.在受到机械伤害和细菌侵染下,ARK1,ARK3,SFR2和SFR3的转录水平明显增高,由此推测,一些具有s结构域的RLKs可能参与植物防御过程【-41.超表达ARK1的拟南芥植株表现出一种生长受妨碍的表型特征,原因是根系的减少和细胞的生长.由此推测,ARK1在植物的生长发育过程中起着重要的调节作用【l3].2.3与细胞壁相联(W AK—like)的RLKs这类类受体激酶因不仅具备跨膜结构,且与细胞壁紧密相联而被命名为wAKs(wall—associ—atedreceptorkinases).只有使用果胶酶(pecfi—nase)消化才能将其从细胞壁上分离下来【l5】.它们编码的蛋白质的主要结构特点是具有一个跨膜区;胞外域部分含有2个类似于哺乳动物表皮生长因子(EGF)样重复序列;胞内域是具有丝氨酸,苏氨酸激酶的11个保守区[16,17】.最初,在拟南芥中发现5个wAKs(wAK1一W AK5),它们排列在一个30kd串联簇上,在不同组织和不同发育时期都有表达[17-19】.目前,已经从拟南芥中发现25个成员属于这一家族【11.在拟南芥中,W AKs家族成员涉及病原体防张兆沛等:植物类受体蛋白激酶研究概况御反应(pathogendefenseresponses).机械伤害刺激和用细菌(Pseudomonassyringae)处理的情况下,W AK1的mRNA水平被诱导上升.另外,在防御诱导元件(defense—inducingcompounds)~1]水杨酸(salicylicacid,SA),二氯异烟碱酸(dichloroisonicotinicacid)处理下,W AK1,WAK2,W AK3和W AK5转录水平显着提高.因此推测,W AKs家族的表达使植物免遭因为病原体侵染导致的伤害[1sAT,201.W AKs家族成员也被推测在发育过程中与细胞的膨胀(cellexpansion)有关【l8.91.W AK2an—tisense突变体出现小莲座叶的表型,这是典型的细胞膨胀受阻和细胞分裂(celldivision)减少的表型㈣.另外,W AK4antisense突变体展现出细胞伸长(cellelongation)缺乏的表型f1司.这些转基因的突变体具有小的莲座叶,缩短的花序,不开放的小花骨朵和短的初生根.电子显微镜下观察发现,叶表皮的尺寸缩小和细胞伸长受阻一致【l81. 因此,W AKs家族成员可能通过与细胞壁元件相互作用从而推动细胞膨胀【l91.2.4富含脯氨酸的类伸展素受体激酶(PERKs)和类肿瘤坏死因子受体(TNFR—like)RLKs富含脯氨酸的类伸展素受体激酶(pro—line-richextensin—likereceptorkinases,PERKs)具有一个脯氨酸丰富的胞外区,并且含有和伸展素相似的序列12".在油菜中,PERKs普遍性表达,并且在不同机械伤害和真菌病原体(Sclerotinia sclerotiorum)处理下表达水平迅速增加.拟南芥15个PERKs家族成员中,根据RNA表达分析显示,其中一些成员是普遍性表达的,而另一些仅仅在芽和根处表达I221.PERKs在机械伤害下表达增加,表明PERKs可能与组织修复机制(tissue repairmechanism)有关.类肿瘤坏死因子受体激酶的主要特征是胞外区具有一个RCC1一like的推进结构域,估计是蛋白质与蛋白质相互作用的区域;还有一个半胱氨酸丰富(cysteine—rich)的,类似于哺乳动物中TNFR的配体结合域的结构∞-一--.其中之一的CRINKLY4在玉米中有不同的细胞分化反应,尤其是在叶表皮和胚乳中的糊粉粒(aleurone)ml.在突变体crinkly4的谷粒中,发现一些没有分化的糊粉,由此推测,CRINKLY4与糊粉细胞分化有关.CRINKLY4对于表皮细胞分化同样必要.突变体crinkly4表皮细胞的细胞形状和尺寸都变得不规则了[231.其他的等位基因的表型分析的结果显示,CRINKLY4的功能优先体现在叶表皮细胞;另外,CRINKLY4影响细胞发育遍及整个茎闭.2.5其他RLKs家族凝集素样(1ectin—like)的RLKs以拟南芥中的LECRK1和LRK1为代表.LECRK1的胞外区与豆类植物的lectins和拟南芥的LEC2蛋白相似.这类受体可能结合寡糖,例如在真菌感染中,有宿主或病原菌的细胞壁降解产生激发子等物质.几丁质酶相关(chitinase—related)RLKs是从烟草中分离到的蛋白质,称为CHRK1,有739个氨基酸,具有一跨膜结构域,N末端含有21个氨基酸组成的信号肽,其胞外结构域类似于烟草V 型几丁质酶和微生物的几丁质酶,但试验表明它不具有几丁质酶的活性.胞内域是保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域[271.类细菌双组分系统受体激酶的结构特点是具有跨膜区,催化区和调节区3个功能区,类似于细菌的双组分系统.跨膜区位于N端,之后是具有组氨酸激酶的催化区,这一区中含有5个保守的结构单元,包括组氨酸自动磷酸化位点.调节区位于C端,在高度保守的调节区含有天冬氨酸磷酸化位点.除跨膜区和调节区外,蛋白的氨基酸序列与双组分系统的蛋白几乎没有同源性. 植物中已发现2种这类受体的基因CKI1[281和ETR1,分别是编码细胞分裂素和乙烯的受体.最近从拟南芥中又分离到一种细胞分裂素的受体基因CER1[291,其编码的蛋白也属于这种类型的受体激酶.除此之外,植物中发现的具有组氨酸激酶活性的类细菌双组分系统受体激酶也在一定程度上丰富了植物RLKs的种类.3研究展望RLKs具有独特的结构特点:胞外多变的胞外区,跨膜区和胞内保守的激酶区,结合RLKs在植物基因组上巨大的比例,一直被大批生物学家所关注,使其成为植物信号分子传导研究领域的热点.越来越多的研究资料表明,RLKs在植物的生长发育和感受外界刺激中起着重要的作用. 其胞外区可以感受不同的外界刺激,并通过胞内的激酶特性,将胞外的信号转化为胞内信号,并调节细胞应对外界变化.所以,RLKs的结构特点和多样化的基因表达方式是其具有多种生理功.77.山西农业科学2009年第37卷第8期能的基础.由于植物信号传导途径的复杂性和不同蛋白的功能互补,目前只有极少数RLKs的配体被发现,绝大部分RLKs的配体,功能和作用方式都一无所知.利用日趋进步的生物技术,继续对配体和下游信号分子搜寻,鉴定和识别,以及作用机制的阐述都是RLKs研究的重点.除此之外,目前RLKs的研究主要集中在拟南芥等模式植物上,加强RLKs研究成果在农作物和经济作物应用的研究,具有非常重要的意义.参考文献:【1JShinHS,AnthonyBB.Receptor-likekinasesfromArabidolr- sisformamonophyleticgenefamilyrelatedtoanimalreceptor kinases;田.ProcNailAcadSCi,2001,98:10763-10768.【2JStoneJM,WalkerGL.Plantproteinkinasefamiliesandsignal transduction[J].PlantPhysiol,1995.108:45l—457.【3JKobeB,DeisenhoferJ.Astructuralbasisoftheinteractions betweenleueine-richrepeatsandproteinligands田.Nature, 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IL-12在糖尿病中的研究进展
762019.05基础研究IL-12在糖尿病中的研究进展王一明荆州市第二人民医院内分泌科 湖北省荆州市 434000【摘 要】目的在于进一步探讨IL-12在糖尿病的病理进程中有何进展。
据近几年在糖尿病患者血清学研究及临床报道中可发现白细胞介素（IL）-12在其中发挥了重要作用。
IL-12能够诱导NK，T 细胞，树突状细胞（DC）和巨噬细胞的干扰素-γ（IFN-γ）产生。
IL-12还促进天然CD4 + T 细胞分化为产生IFN-γ的T 辅助细胞1（Th1）细胞，因此IL-12在协调先天免疫和适应性免疫中起着核心作用。
血清中IL-12升高使得这种先天性和适应性的免疫调节受损并且出现明显异常，导致胰岛β细胞的功能全部或者部分丧失及血管的增厚和损伤，参与并诱导了糖尿病的发生、发展。
IL-12作为糖尿病患者血管的一种损伤性因子，在糖尿病的研究、临床诊断及治疗药物研究中有重要的进展(1)。
【关键词】IL-12；免疫；Ⅰ型糖尿病；血管；Ⅱ型糖尿病IL-12最初因为能激活NK 细胞而被人们所认识，后来不断的研究和实验结果证明IL-12还具有强大的免疫调节功能。
在对糖尿病患者血清的研究中也逐步揭发了IL-12的重要性，IL-12在糖尿病患者的血清中的升高表明它能通过免疫调节来诱发糖尿病，并且能通过对血管或者胰岛细胞的损伤而加重糖尿病的进展。
IL-12贯穿于糖尿病的发生发展及诊断治疗的整个阶段，进一步提高了人们对其与糖尿病关系的认识。
1 IL-12的基因及构造IL-12是一由p35和p40（IL-12β）两条链组成的异源二聚体，两个亚单位通过二硫键连接在一起。
p40亚基与细胞因子受体同源，而p35亚基与IL-6和G-CSF 相似。
编码人p35和p40的基因位于不同的染色体（染色体3和5，在人类和6和11号染色体分别在小鼠中）因此，蛋白质表达是独立调节的。
当在相同的细胞中共表达时，这些亚基形成生物活性p70异二聚体。
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植物凝集素类受体激酶参与抗病的研究进展
彭小群;邹雅琦;骆素微;张丽君;谭诗茹;王梦龙
【期刊名称】《植物科学学报》
【年(卷),期】2022(40)1
【摘要】凝集素类受体激酶(Lectin receptor-like kinases,LecRLKs)是类受体激酶(Receptor-like kinases,RLKs)的一个亚族。
根据结构域的不同,凝集素类受体激酶可分为L、G和C等3种类型。
在植物中,凝集素类受体激酶被报道参与生物/非生物胁迫响应和植物发育调控。
近年来,越来越多的研究发现,凝集素类受体激酶参与由细菌、真菌以及食草性昆虫等所引起的植物抗病反应。
本文概述了植物凝集素类受体激酶的分类及结构特点,并系统阐述了该类激酶在植物抗病方面的作用,旨在增进对植物凝集素类受体激酶参与抗病功能的了解,并为作物抗病育种提供理论依据。
【总页数】10页(P105-114)
【作者】彭小群;邹雅琦;骆素微;张丽君;谭诗茹;王梦龙
【作者单位】惠州学院生命科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】Q946.1
【相关文献】
1.水稻富亮氨酸类受体蛋白激酶参与外界胁迫应答的研究进展
2.尿激酶型纤溶酶原激活物受体及可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体与炎症相关的研究进展
3.尿激
酶型纤溶酶原激活物受体及可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体与炎症相关的研究进展4.植物凝集素类受体激酶的研究进展5.G蛋白耦联受体激酶2参与炎症痛的研究进展
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