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布老1年前
《抗病菌!水通道蛋白转运H2O2屡立新功》——— 曾经说过,在高碱性土壤环境中,或者说在碱胁迫(alkaline stress)条件下,一些植物通过细胞内的G蛋白信号传导,抑制细胞膜上水通道蛋白PIP2s 的磷酸化(phosphorylation),而阻遏细胞内的毒性代谢产物(metabolites)H2O2通过水通道蛋白PIP2s ,排出到细胞外,从而,导致植株生长受阻乃至死亡。但是,包括H2O2在内的活性氧(reactive oxygen species / ROS)还有不忘初心抵御病原体(pathogen)入侵保护机体健康的另一面。在植物的细胞膜上,有一种被称之为呼吸爆发氧化酶(respiratory burst oxidase homologue / Rboh )的酶蛋白(zymoprotein)。Rboh有6个跨膜结构域( transmembrane domain ),在细胞质一侧的多肽链上还有一个还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸( NADPH )结合结构域。当病原体入侵植物体时,Rboh的NADPH结合结构域与细胞质中的NADPH结合,利用NADPH提供的电子,催化细胞外的O2分子生成超氧阴离子。生成的超氧阴离子又可在超氧化物歧化酶( superoxide dismutase / SOD )的催化作用下,生成H2O2。为了讲述水通道蛋白转运胞外H2O2进入胞内抵御病原体入侵的机制,今以2023年《The Crop Journal 》发表的一项中国华南农业大学的研究为例,加以说明。该研究发现,当稻瘟病菌入侵水稻时,通过病原体表面的病原相关分子模式( pathogen associated molecular pattern / PAMP )与其在细胞膜上的受体相互作用,诱导细胞膜上的Rboh 磷酸化,催化胞外的O2生成超氧阴离子,继而,在SOD的催化下,生成H2O2。水通道蛋白PIP2;2 / PIP2;6 将胞外的H2O2转运进胞内,对入侵的病原菌产生免疫应答(immune responses ),进而,消灭病原菌。如果将水稻基因组中编码水通道蛋白的基因敲除(gene knockout),与对照相比,因不能将H2O2转运进胞内进行免疫应答,故病情更为严重。对于水通道蛋白转运小分子化合物进出细胞之事,本回书,虽管窥一豹,但于其全貌,亦可一叶知秋矣!
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