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揭示 CPK29 是钙信号和生长素极性运输之间的分子连接
日期:2021-09-07 作者:未知 来源: eplants 点击:
   生长素 Auxin 是一种重要的植物激素,参与调控了许多植物生长发育过程。
  生长素在植物体内以一种浓度依赖的方式起作用,而其在不同细胞或者组织的差异分布主要通过一套极性转运系统来负责,这套系统也被称为生长素极性转运系统(PAT)。PIN 蛋白家族是一类生长素外运载体,它们是 PAT 系统中重要的组成部分。PIN 蛋白主要通过改变其在细胞膜上的极性分布定位来指导生长素的流向,从而建立细胞间或者组织内的生长素梯度。PIN 蛋白含有一个具有重要调节功能的亲水环(HL)。
  各种内部和外部线索通过调节细胞内 PIN 极性和生长素极性运输方向来影响植物发育,但这些过程背后的机制仍然很大程度上未知。尽管这些先前的研究表明 Ca2+参与了 PAT,最有可能是通过调节 PIN 的转运,但 Ca2+作用的直接机制成分及其调节 PIN 转运的潜在机制仍有待研究。
  2021年8月17日,The Plant Cell期刊发表了韩国首尔国立大学Hyung-Taeg Cho 团队的题为 CALCIUM-DEPENDENT PROTEIN KINASE 29 modulates PIN-FORMED polarity and Arabidopsis development via its own phosphorylation code的研究工作,揭示钙依赖蛋白激酶 CPK29 是 Ca2+和 PAT 之间的分子连接,CPK29通过其自身的磷酸化调节生长素极性运输的形成和拟南芥的发育。
  本研究中,作者使用 PIN 的亲水环(HL)作为"诱饵"蛋白,利用 pulldown试验,发现 Ca2+依赖的蛋白激酶 CPK29 不仅与 PIN2-HL 相互作用,而且与 PIN1和 PIN3 的 HLs 相互作用。CPK29 可以磷酸化 PIN-HL 上未被其他激酶磷酸化的特定靶残基。进一步发现,CPK29 的缺失或 PIN-HLs 中磷酸化靶点残基的突变显著破坏了细胞内 PIN 的运输和极性,导致 PIN 介导的生长素再分配和生物过程的缺陷,如侧根形成、根扭转、下胚轴向地性、叶序性和生殖发育。
  这些结果表明,CPK29 是 Ca2+和 PAT 之间的分子连接,并开启了更多涉及PAT 的生物过程可能被 Ca2+信号调节的可能性。
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