擬南芥AtRGS1蛋白在脫落酸以及一氧化氮調(diào)控氣孔運(yùn)動中的功能研究.pdf

1、G蛋白(G protein/GTP binding protein)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)節(jié)是當(dāng)前分子生物學(xué)研究的核心內(nèi)容之一。G蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的共同過程均為鳥苷酸酶循環(huán)(GTPase cycle)即GTP/GDP交換和GTP水解兩個環(huán)節(jié)。G蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)由G蛋白偶聯(lián)受體( GPCR)，三聚體G蛋白和下游效應(yīng)器三部分組成，這些蛋白一起將信號跨膜傳導(dǎo)。當(dāng)特異性的配體與膜上的GPCR結(jié)合后，活化的GPCR激活相應(yīng)的G蛋白，催化G蛋白α亞基結(jié)合的鳥苷二

2、磷酸(GDP)替換為鳥苷三磷酸(GTP)，使三聚體解離為Gα( GTP)和Gpy。解離的Gα(GTP)和GGβγ分別調(diào)控下游各自的效應(yīng)器，產(chǎn)生第二信使，引發(fā)胞內(nèi)相關(guān)基因的表達(dá)，最終誘導(dǎo)細(xì)胞的生理生化響應(yīng)。RGS蛋白是近年來不斷發(fā)現(xiàn)的新的蛋白家族，它們的結(jié)構(gòu)中都包含一個高度保守的RGS結(jié)構(gòu)域。研究發(fā)現(xiàn)，由于高度保守的RGS結(jié)構(gòu)域的存在，幾乎所有的RGS蛋白都具有GAP(GTPase-activating proteins)活性，直接與Gα

3、(GTP)，從而加速了GTP的水解，縮短GTP活性時間，進(jìn)而終止信號傳遞。植物葉片氣孔運(yùn)動中存在著復(fù)雜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，如ABA、G蛋白、NO等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。研究作為G蛋白調(diào)節(jié)蛋白的RGS蛋白在氣孔運(yùn)動中的作用，對于進(jìn)一步探究調(diào)控氣孔誘導(dǎo)機(jī)制，認(rèn)識植物整體對環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制具有重要意義。 本實(shí)驗(yàn)以擬南芥野生型Col，過表達(dá)體35S:RGS，突變體rgsl-2，gpal-4，abil，aba3，abhl，雙突變體abilrgsl-2，

4、aba3rgsl-2，abhlrgsl-2為研究材料，利用表皮條生物分析和熒光顯微鏡技術(shù)探討了AtRGS1蛋白參與保衛(wèi)細(xì)胞ABA和NO信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的功能，主要研究結(jié)果如下： 1)ABA能夠誘導(dǎo)擬南芥氣孔關(guān)閉。AtGPA1蛋白在ABA信號上游正調(diào)控ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉的信號，并且在NO信號分子上游起作用。AtRGS1在ABA誘導(dǎo)關(guān)閉信號通路中可能擔(dān)任雙重角色：在ABA信號早期的G蛋白介導(dǎo)的信號途徑中負(fù)調(diào)控氣孔關(guān)閉的信號，在ABA另一分

5、支途徑即NO途徑中正調(diào)控了NO誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉信號。ABI1蛋白也參與了ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中，一種可能是ABII蛋白位于NO信號下游，正調(diào)控氣孔關(guān)閉；或者可能與其他信號分子一起正調(diào)控ABA誘導(dǎo)的關(guān)閉信號。 2) ABA抑制了野生型擬南芥氣孔開張運(yùn)動。AtRGS1介導(dǎo)了并負(fù)調(diào)控了ABA抑制氣孔開張的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。研究還發(fā)現(xiàn)ABI1蛋白介導(dǎo)了ABA抑制氣孔開放的過程，ABA抑制氣孔開放的信號通路中，ABI1蛋白為必需信號分子

6、，正調(diào)控此抑制氣孔開張的信號。 3) NO能促進(jìn)野生型擬南芥葉片氣孔關(guān)閉。AtGPA1沒有介導(dǎo)此信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑；AtRGS1蛋白是NO促進(jìn)氣孔關(guān)閉的必需分子，正調(diào)控此關(guān)閉信號；ABI1蛋白也是NO促進(jìn)氣孔關(guān)閉的必需分子，正調(diào)控此關(guān)閉信號。 4) NO能抑制野生型擬南芥葉片氣孔的開張。AtGPA1和AtRGS1沒有介導(dǎo)此信號轉(zhuǎn)到途徑，abil為NO抑制氣孔開放所必需，負(fù)調(diào)控氣孔的開放運(yùn)動。 5)ABA、NO促進(jìn)氣孔關(guān)