植物的内吞循环与ARF小G蛋白调节因子的研究进展
发布时间：2021-02-25 13:23
ARF小G蛋白鸟苷酸交换因子（ARF guanine nucleotide exchange factor,简称ARF-GEF）是一类在植物的器官发育、形态建成及信号感知方面发挥着不可或缺的作用的小G蛋白调节因子。这类蛋白在真核生物中普遍存在并且进化保守。关于ARF-GEF的研究越来越多并成为发育生物学领域的一个研究热点。在67篇文献基础上,比较了ARF-GEF在动物、植物以及酵母中的不同亚细胞定位,分析了不同ARF-GEF亚家族蛋白之间的进化关系,并总结了其在囊泡运输系统中的功能机制,为国内科研工作者进行这一领域的研究提供参考。
【文章来源】：信阳师范学院学报(自然科学版). 2020,33(03)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
内膜循环系统对BFA的响应机制以及BFA小体的结构
真核生物的内吞循环是一个复杂而有序的过程．从内吞的发生（formation）到囊泡的运输（trafficking）、分拣（selective）及最后重新回到质膜（recycling）或是产生降解，都受到严密和精细的调控[1,2]．以动物的内吞循环系统为例，它至少包括以下几个亚细胞结构：早期内吞小体（early endosomes）、晚期内吞小体（late endosomes）、循环内吞小体（recyclingendosomes）、高尔基体（golgi）、高尔基体反面结构（trans-golgi network）和溶酶体（lysosomes)[2]．植物内膜循环系统与动物的区别在于植物TGN与高尔基体式具有早期内吞小体的特征，液泡具有溶酶体的降解功能[2]，图1根据GELDNER等人文章的修改[2].植物细胞结构和动物细胞结构存在明显差别，最显著的特征为植物细胞有细胞壁、液泡、叶绿体和其他质体．尤其是液泡的存在使得植物的亚细胞结构和动物产生了明显的区别．植物的液泡占据了植物细胞的大部分空间，并具有容纳酸性水解酶[3]、储存无机盐和糖类、维持细胞膨压等多种生理功能．由于植物没有溶酶体，植物的液泡在储存和降解蛋白质方面具有溶酶体类似的作用，这也使植物的内吞循环系统区别于动物产生了一些特化的步骤[4,5]．植物的早期内吞小体缺乏分类内吞小体（sorting endosomes）的功能，并和高尔基体反面结构TGN融合在一起；循环内吞小体具有储存内吞小体功能，并和早期内吞小体之间有物质交换；前液泡体（prevacuolar compartment,PVC）具有晚期内吞小体特征；液泡（vacuole）具有溶酶体的功能[2,6]．植物的内吞循环受到严密而精细的调控，ARF小G蛋白就是其中一类调节因子．
ARF-GEF的鸟苷酸交换结构域被称为SEC7结构域，这一命名来源于第一个被鉴定出来的ARF鸟苷酸交换因子：酵母的ARF-GEF家族蛋白SEC7p[16,17].ARF-GEF的SEC7结构域活性可以被一种真菌的次级代谢产物，布雷菲德菌素A(brefeldin A,BFA）特异抑制[18,19]，这种次生代谢物被认为和病原菌入侵宿主的过程有关[20,21]．当BFA与ARF-GEF的SEC7结构域结合后其鸟苷酸交换能力将被封闭；并极快地引起囊泡包被类蛋白，如包被蛋白复合体（COPI）和网格蛋白（clathrin），释放到胞质内，同时循环内吞小体到质膜之间的运输也被抑制[22,23].BFA特异抑制ARF-GEF所调节的囊泡运输，并在胞质内形成一种特殊的亚细胞结构：BFA小体（BFA compartment/body)[24,25].BFA抑制内吞的循环阶段，并使对BFA敏感的GNOM从高尔基体上分离下来与TGN融合形成BFA小体；而BFA不敏感的GNL1则不会从高尔基体上分离依然定位在高尔基体上[26].BFA小体被认为是由多种亚细胞器聚集而形成，这些亚细胞器包括：高尔基体、高尔基体反面网络、循环内吞小体．BFA小体外层为高尔基体环绕，内层为高尔基体反面结构[26]，图3根据NARAMOTO等[26]的研究修改．图3 内膜循环系统对BFA的响应机制以及BFA小体的结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物激素调控水稻冠根发育研究进展[J]. 李金涛,潘娟娟,闫寒,樊海燕,刘明艳,彭波,宋晓华,宋世枝,易庆平,简清梅. 信阳师范学院学报(自然科学版). 2018(03)
[2]GNOM-LIKE 2, Encoding an Adenosine Diphosphate-Ribosylation Factor-Guanine Nucleotide Exchange Factor Protein Homologous to GNOM and GNL1, is Essential for Pollen Germination in Arabidopsis[J]. Dong-Jie Jia1, Xi Cao1, Wei Wang1, Xiao-Yun Tan1, Xue-Qin Zhang1, Li-Qun Chen1 and De Ye1,2 (1State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry, College of Biological Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2National Center for Plant Gene Research, Beijing 100101, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2009(08)
本文编号：3051037
【文章来源】：信阳师范学院学报(自然科学版). 2020,33(03)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
内膜循环系统对BFA的响应机制以及BFA小体的结构
真核生物的内吞循环是一个复杂而有序的过程．从内吞的发生（formation）到囊泡的运输（trafficking）、分拣（selective）及最后重新回到质膜（recycling）或是产生降解，都受到严密和精细的调控[1,2]．以动物的内吞循环系统为例，它至少包括以下几个亚细胞结构：早期内吞小体（early endosomes）、晚期内吞小体（late endosomes）、循环内吞小体（recyclingendosomes）、高尔基体（golgi）、高尔基体反面结构（trans-golgi network）和溶酶体（lysosomes)[2]．植物内膜循环系统与动物的区别在于植物TGN与高尔基体式具有早期内吞小体的特征，液泡具有溶酶体的降解功能[2]，图1根据GELDNER等人文章的修改[2].植物细胞结构和动物细胞结构存在明显差别，最显著的特征为植物细胞有细胞壁、液泡、叶绿体和其他质体．尤其是液泡的存在使得植物的亚细胞结构和动物产生了明显的区别．植物的液泡占据了植物细胞的大部分空间，并具有容纳酸性水解酶[3]、储存无机盐和糖类、维持细胞膨压等多种生理功能．由于植物没有溶酶体，植物的液泡在储存和降解蛋白质方面具有溶酶体类似的作用，这也使植物的内吞循环系统区别于动物产生了一些特化的步骤[4,5]．植物的早期内吞小体缺乏分类内吞小体（sorting endosomes）的功能，并和高尔基体反面结构TGN融合在一起；循环内吞小体具有储存内吞小体功能，并和早期内吞小体之间有物质交换；前液泡体（prevacuolar compartment,PVC）具有晚期内吞小体特征；液泡（vacuole）具有溶酶体的功能[2,6]．植物的内吞循环受到严密而精细的调控，ARF小G蛋白就是其中一类调节因子．
ARF-GEF的鸟苷酸交换结构域被称为SEC7结构域，这一命名来源于第一个被鉴定出来的ARF鸟苷酸交换因子：酵母的ARF-GEF家族蛋白SEC7p[16,17].ARF-GEF的SEC7结构域活性可以被一种真菌的次级代谢产物，布雷菲德菌素A(brefeldin A,BFA）特异抑制[18,19]，这种次生代谢物被认为和病原菌入侵宿主的过程有关[20,21]．当BFA与ARF-GEF的SEC7结构域结合后其鸟苷酸交换能力将被封闭；并极快地引起囊泡包被类蛋白，如包被蛋白复合体（COPI）和网格蛋白（clathrin），释放到胞质内，同时循环内吞小体到质膜之间的运输也被抑制[22,23].BFA特异抑制ARF-GEF所调节的囊泡运输，并在胞质内形成一种特殊的亚细胞结构：BFA小体（BFA compartment/body)[24,25].BFA抑制内吞的循环阶段，并使对BFA敏感的GNOM从高尔基体上分离下来与TGN融合形成BFA小体；而BFA不敏感的GNL1则不会从高尔基体上分离依然定位在高尔基体上[26].BFA小体被认为是由多种亚细胞器聚集而形成，这些亚细胞器包括：高尔基体、高尔基体反面网络、循环内吞小体．BFA小体外层为高尔基体环绕，内层为高尔基体反面结构[26]，图3根据NARAMOTO等[26]的研究修改．图3 内膜循环系统对BFA的响应机制以及BFA小体的结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物激素调控水稻冠根发育研究进展[J]. 李金涛,潘娟娟,闫寒,樊海燕,刘明艳,彭波,宋晓华,宋世枝,易庆平,简清梅. 信阳师范学院学报(自然科学版). 2018(03)
[2]GNOM-LIKE 2, Encoding an Adenosine Diphosphate-Ribosylation Factor-Guanine Nucleotide Exchange Factor Protein Homologous to GNOM and GNL1, is Essential for Pollen Germination in Arabidopsis[J]. Dong-Jie Jia1, Xi Cao1, Wei Wang1, Xiao-Yun Tan1, Xue-Qin Zhang1, Li-Qun Chen1 and De Ye1,2 (1State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry, College of Biological Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2National Center for Plant Gene Research, Beijing 100101, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2009(08)
本文编号：3051037
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