（植物学专业论文）酪氨酸蛋白磷酸酶调节蚕豆气孔运动的证据及其机制.pdf

中文摘要 s e r t h r 和t y r 磷艘化也：动物和酵母细胞的生长发育过稗中都起重要的作刚，但在植物细胞中 仅确立了s e r t h r 磷酸化作用。剑目前为止，植物细胞中还没有发现典型的酪氨酸堑自激酶( p r o t e i n t y r o s i n ek i n a s e ，p t k ) ，囡而忽视了对植物体内酪氮酸磷酸化作用的研究。最近的资料表明植物体 内确实存在一些酪氨酸磷酸化蛋白( p h o s p h o t y r o s y lp r o t e i n ，p y p ) 和酪氨酸蛋白磷酸酶( p r o t e i n t y r o s i n ep h o s p h a t a s e s ，p t p a s e s ) ，囡此在植物体内确立酪氨酸磷酸酶的功能具有重要意义。 植物叶片表皮细胞上的气孔是由围绕小孔周围的一对保p 细胞组成的。气孔的开和关卜要是 通过人量的离子流进出保卫细胞使其膨压改变而调节的，它己成为研究植物细胞信号转导的一种 模式材料。由丁保卫细胞和周围表皮细胞不同，能够对各种内源信号和外界刺激产生迅速而川逆 的反应，使植物能够适应环境，优化生长，因此保卫细胞的信号转导引起人们的浓厚兴趣。本研 究以蚕豆叶片气孔保卫细胞为材料对p t p a s e s 参与气孔运动的调控及其作用机制进行了探索。 保i 细胞质膜h + a t p a s e 在调节气孔张开的过程中起着关键的作用，但芙- 其抑制利n a v o 、 在抑制气7 l 张开方面存在一些矛盾的结果。在实验中我们观察到n a v o ，儿乎不能抑制光诱导 的蚕可气孔张开，却可以抑制黑暗和a b a 诱导的气孔关闭。由于气孔开放是通过h + - a t p a s e 的 激活而不是抑制实现的，所以n a v o 对黑暗和a b a 诱导的气孔关闭的抑制作崩显然 i 是f jr 对 h + - a t p a s e 抑制的结果。鉴于n a v o 是哺乳动物系统中p t p a s e s 的抑制剂，最近的资料证明侄 f l 物中也存在p t p a s e s ，那么n a v 0 3 对气孔运动的调节不同结果是否通过对p t p a s e s 活性渊? 实现 的呢? 奉实验观察到p t p a s e s 专一性抑制剂，氧化苯胂( p h e n y l a r s i n eo x i d e ，p a o ) 对e 孔运动 的影响与n a v o ，有类似的效应，但其对气孔运动的调节作用比n a v 0 3 要强烈的多。p a o 可以抑 制黑暗和a b a 诱导的气孔关闭效应，并且可以使已经关闭的气孔重新张开。但p a o 对光诱导的 气孔张开几乎没有影响。二价z n ”作为盯p e s 的一种抑制剂也可以部分抑制黑暗和a b a 诱导 的气孔关闭过程。实验结果初步证明p t p a s e s 参与蚕豆气孔关闭信号过程的调控。 在蚕豆表皮检测到的p t p a s e s 酶活性：该酶活性晟适p h 在6 0 - 7 0 之间，p h 超过7 5 ，其活 性大大降低：p a o 和n a v 0 3 都可抑制该酶的活性；不同浓度的二价金属离子c a ”和m g ”对蚕豆 表皮细胞中的p t p a s e s 几乎没有任何影响，但不同浓度的z n ”可以抑制其酶活性，这一结果与z n 作为p t p a s e s 一种抑制剂，抑制a b a 和黑暗诱导气孔关闭效应相一致。氧化还原条件也影响蚕 且表皮细胞的p t p a s e s 酶活性：p a o 和h 2 0 2 都可以有效抑制蚕豆表皮p t p a s e s 的活性，加入还 原剂d ，r r 不能减弱p a o 对p t p a s e s 的抑制作用，但可以解除h 2 0 2 对p t p a s e s 的抑制作用，h 口 h 2 0 2 可使p t p a s e s 发生可逆失活。 p t p a s e s 作只：i 的底物应该是一些酪氨酸磷酸化的蛋白。使用a n t i p h o s p h o t y r o s i n ea n t i b o d y p t 6 6 对保卫细胞中酪氮酸磷酸化蛋白进行的免疫荧光和免疫胶体金电镜定位的结果表明，在保 卫细胞的细胞核、胞质、液泡、质膜和n 绿体中都有酪氨酸磷酸化蛋白的分布，其中细胞核和叶 绿体中分布较多。表明p t p a s e s 对气孔运动的影响是多条途径相互交叉综合作用的结果。 b 0 2 足a b a 诱导气i l 关闭的下游信号组分之一，但是对保卫细胞是如何调节并感知a b a 滂导h 2 0 2 的产生这一信号过程的细节知之甚少。p t p a s e s 专一性抑制剂p a o 不仅阻l ha b a 或 h 2 0 2 诱导的蚕豆气孔关闭，也可以使a b a 或h 2 0 2 诱导关闭的气孔重新张开，说明p t p a s e s 可能 j eh ，o ，的下游调节a b a 诱导的蚕豆气孔关闭过程。p a o 也可抑制a b a 诱导的蚕豆保卫细胞中 h 2 0 2 的产生，m a p k 专一性调节a b a 诱导保卫细胞中h 2 0 2 的产生，不论在动物还是植物中， m a p k 部足p t p a s e s 作川柏一个主要 5 巴侮，推测p t p a s e sl l i 以通过对m a p k 的作用柬调控a b a 诱导的h 2 0 2 的产生。 奉研究中我们证明n a v 0 3 对气孔运动作用的矛盾实验结果可能是其影响p t p s e s 的原吲； p t p a s e s 主要参与气孔关闭信号过程的调控，抑制该酶的活性，阻断气孔的关闭过程，并能使关 闭的气孔重新张开；并提山p t p a s e s 调控气孔运动信号转导的可能作用模式：p t p a s e s 既可以影 响保卫细胞中a b a 诱导产生心0 2 的信号调节，又可能作为h 2 0 2 的感受因子，感知产生的氧化 还原信号，进一步放人、传递信号虽终导致气孔关刚。 关键词：酪氧酸磷酸化作 h ；酪氨酸蛋白磷酸酶：a b a ；气孔运动；h 2 0 2 ：信号转导 蚕豆( v i c i a f u b al ) l i a b s t r a c t a l t h o u g hb o t hs e r t h ra n dt y rp h o s p h o r y l a t i o np l a yac r u c i a lr o l ei nc e l l u l a rr e g u l a t i o ni na n i m a l s o n l ys e r t h rp h o s p h o r y l a t i o nh a sb e e np r o v e dt ob ea oi m p o r t a n tr e g u l a t o r ym e c h a n i s mi np l a n tc e l l s i n d e e d ，al a r g en u m b e ro fs e r t h rk i n a s e sa n dp h o s p h a t a s e sh a v eb e e ni d e n t i f i e di np l a n ta n ds h o w nt o b ei m p o r t a n ti nv a r i o u sp r o c e s s e so fp l a n tg r o w t ha n dd e v e l o p m e n t b yc o n t r a s t ，n ot y p i c a lt y r o s i n e k i n a s eh a sb e e ni d e n t i f i e dt od a t ef r o mah i g h e rp l a n t i tw a s t h o u g h tt h a tp r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e s ( p t p a s e s ) m i g h tn o te x i s te i t h e ru n t i lr e c e n t l y , w h e ns e v e r a lm e m b e r so ft h ep t p a s e sf a m i l yw e r e c h a r a c t e r i z e df r o ma r a b i d o p s i sa n do r t h e rh i g h e rp l a n t s b u tt h er o l eo fp t p a s e si np l a n t ss i g n a l i n g p r o c e s s e si ss t i l lu n k n o w n i ti si m p o r t a n tt oc l a r i f yt h e i rf u n c t i o n si np l a n t s s t o m a t a ，l o c a t e di nt h ep l a n te p i d e r m i s ，c o n s i s to fap a i ro fg u a r dc e l l sa n dt h ep o r et h e ye n c l o s e s t o m a t ao p e na n dc l o s et h r o u g ht u r g o rc h a n g e sd r i v e nb ym a s s i v ei o nf l u x e s ，w h i c ho c c u rm a i n l y t h r o u g ht h eg u a r dc e l lp l a s m am e m b r a n ea n dt o n o p l a s t t h eg u a r dc e l lh a sb e c o m eam o d e ls y s t e mf o r t h es t u d yo fs i g n a lt r a n s d u c t i o n g u a r dc e l l ss i g n a l i n gi sc o n s i d e r e dt ob ei n t r i g u i n g ，n o to n l yb e c a u s e s t o m a t ap l a ya l li m p o r t a n tr o l ei nt h ep l a n t sr e s p o n s et oi t sv a r i a b l ee n v i r o n m e n t ，b u ta l s ob e c a u s et h e g u a r dc e l li sm e c h a n i c a l l ys e p a r a t ef r o mt h es u r r o u n d i n gc e l l s ，a n db e c a u s eg u a r dc e l lh a v es e n s i t i v e r e v e r s i b l er e a c t i o n st oi n t e m a la n de x t e r n a ls t i m u l i t ot e s tt h ee v i d e n c ea n dm e c h a n i s mo fp t p a s e s r e g u l a t i n gs t o m a t a lm o v e m e n t ，e p i d e r m a lp e e l sa n dl e a v e so fh c i af a b aw e r eu s e da st h em a t e r i a li n t h i ss t u d y t h eh + - a t p a s ea tt h ep l a s m am e m b r a n eo f g u a r dc e l l sp l a y sac r i t i c a lr o l ei nt h es t o m a t ao p e n i n g h o w e v e r , t h e r ea r es o m ec o n f l i c t i n gr e s u l t sr e g a r d i n gt h ee f f e c t i v e n e s so ft h ep l a s m a - m e m b r a n e h + - a t p a s ei n h i b i t o r , v a n a d a t e ，i ni n h i b i t i n gs t o m a t ao p e n i n g w eo b s e r v e dt h a t2 m m o l lv a n a d a t e h a r d l yi n h i b i t e dl i g h t - s t i m u l a t e ds t o m a t ao p e n i n gi ne p i d e r m a lp e e l so f1 4 c i a 扫b al ；b u ts i g n i f i c a n t l y i n h i b i t e dd a r k a n da b a i n d u c e ds t o m a t a lc l o s u r e t h e s er e s u l t sc a n n o tb ee x p l a i n e dw i t ht h ep r e v i o u s f i n d i n gt h a th + - a t p a s ew a si n h i b i t e db yv a n a d a t e i nv i e wo f t h ef a c tt h a tv a n a d a t ei sa l s oa ni n h i b i t o r o fp t p a s e s ，w h i c he x i s ti np l a n t s ，b u tt h e i rr o l eo fi np l a n ts i g n a l i n gp r o c e s s e si su n k n o w n t h e r e f o r e ， w ei n v e s t i g a t e dw h e t h e rt h es t o m a t a lm o v e m e n tr e g u l a t e db yv a n a d a t ei st h r o u g ht h er e g u l a t i o no f p t p a s e a se x p e c t e d ，p h e n y l a r s i n eo x i d e ( p a o ) ，as p e c i f i ci n h i b i t o ro fp t p a s e ，h a sv e r ys i m i l a re f f e c t s a n de v e nm o r ee f f e c t i v et h a nv a n a d a t e s t o m a t a lc l o s u r ei n d u c e db ya b aa n dd a r kw e r ep r e v e n t e db y p a o ，w h i c ha d d e dt oc l o s e ds t o m a t ap r o m o t e dr e o p e n i n g t h ea d d i t i o no f p a ot oo p e ns t o m a t ah a do o e f f e c to na p e r t u r e z n ”，a sa ni n h i b i t o ro fp t p a s e s ，c a na l s op a r t i a l l yi n h i b i ta b a a n dd a r k i n d u c e d s t o m a t a lc l o s u r e t h e s er e s u l t sn o to n l yp r o v i d ean o v e le x p l a n a t i o nf o rc o n f l i c t i n gr e s u l t sa b o u t v a n a d a t em o d u l a t i n gs t o m a t a lm o v e m e n t ，b u ta l s op r o v i d ef u r t h e re v i d e n c ef o rt h ei n v o l v e m e n to f p t p a s e si om o d u l a t i n gs i g n a lt r a n s d u c t i o no f s t o m a t a im o v e m e n t w ed e t e r m i n e dt h a tt h ep r e s e n c eo fp t p a s e sa c t i v i t yi nt h ee p i d e r m a lp e e lo f1 4 c i a 矗b al t h e e x t r a c t e dp t p a s e ss h o w e dah i g ha c t i v i t yw i t ha no p t i m u mp ho f 6 0t o7 0 a tar e l a t i v e l yh i g hp h ( e g l p h 7 5 ) t h ep t p e sa c t i v i t yd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y n a v o sa n dp a oi n h i b i t e d t h ea c t i v i t yo f p t p a s e s c a 2 + a n dm 9 2 + h a dn oe f f e c t0 1 3t h e 盯p e sa c t i v i t y 0 nt h ec o n t r a r y , z n 2 + c o u l ds i g n i f i c a n t l y i n h i b i tt h ep t p a s e sa c t i v i t y t h er e d o xc o n d i t i o no fm e d i u mc a l lm e d i a t et h ea c t i v i t yo fp t p a s e s ：b o t h p a oa n dh 2 0 2e f f e c t i v e l yi n h i b i t e dt h ea c t i v i t yo fp t p a s e si nt h ee p i d e r m a lp e e lo fh c i a 如b al d 1 t c o u l dn o tr e l i e v et h ei n h i b i t i o no fp a oo na c t i v i t yo fp t p a s e s ，b u tt h ei n h i b i t i o no f1 - 1 2 0 2o na c t i v i t yo f p t p a s e sc o u l db e r e v e r s e db yd 丁lt h a t st os a y , p t p a s e si nt h ee p i d e r m a lp e e lo fv i c i af a b ai s r e v e r s i b l yi n a c t i v a t e db yh 2 0 2 ， t h et a r g e t sa n ds u b s t r a t eo fp t p a s e sm u s tb es o m ep h o s p h o t y r o s y lp r o t e i n s ( p y p ) t h a tw i l lb e i m p o r t a n ts t e p st o w a r du n d e r s t a n d i n gt h e r o l eo fp t p a s e si nt h ep l a n t - s i g n a l i n gn e t w o r k u s i n g a n t i p h o s p h o t y r o s i n ea n t i b o d yp t 一6 6 ，p y p d i s t r i b u t i o ni n g u a r d c e l l sw e r el o c a l i z e d b y i m m u n o - e l e c t r o nm i c r o s c o p ya n di m m u n o - f l u o r e s e n c et e c h n i q u e s i ts h o w st h a tp y pi se x i s t e di nc e l l n u c l e u s ，c h l o r o p l a s t ，c y t o p l a s ma n dv a c u o l eo fg u a r dc e l l t h i sr e s u l ts u g g e s t e dt h a tt h ee f f e c to f p t p a s e so ns t o m a t a lm o v e m e n tm i g h tb et h ec a u s eo f m u l t i s i g n a lt r a n s d u c t i o np a t h w a y sc r o s s t a l k i n g h2 0 2i so n eo fc r u c i a ld o w n s t r e a mc o m p o n e n t si nt h e s i g n a l t m n s d u c t i o n p a t h w a y o f a b a i n d u c e ds t o m a t a lc l o s u r e ；h o w e v e r , l i t t l ei sk n o w na b o u th o wg u a r dc e l l ss e n s ea b a i n d u c e d h 2 0 2g e n e r a t i o n p a o ，as p e c i f i ci n h i b i t o ro fp t p a s e s ，c o u l dp r e v e n ta b ao rh 2 0 2 i n d u c e ds t o m a t a l c l o s u r eo f1 4 c i af a b a ；f u r t h e r m o r e ，i tc o u l dp r o m o t eo p e n i n go ft h es t o m a t ac l o s e db ya b ao rh 2 0 2 s u g g e s t i n gt h a tp t p a s e sm i g h tb ei n v o l v e di ns i g n a l i n gc a s c a d e sd o w n s t r e a mh 2 0 2 p a oc o u l da l s o i n h i b i tt h ea b a - i n d u c e dh 2 0 2g e n e r a t i o ni ng u a r dc e l l so fh c i a 扫b al m a p ks p e c i f i c a l l ym e d i a t e s a b a - i n d u c e dh 2 0 2g e n e r a t i o ni ng u a r dc e l l so fh c i af a b al i na n i m a la n dp l a n tc e l l s ，m a p ki sa m a j o rt a r g e to fp t p a s e s ，t h e r e f o r e ，t h er e a s o nt h a tp t p a s e sm e d i a t e da b a - i n d u c e dh 2 0 2g e n e r a t i o n m a y b et h r o u g hr e g u l a t i n gm a p k i ns u m m a r y , w ep r o v e dt h a tt h ec o n f l i c t i n gr e s u l t sa b o u tv a n a d a t em o d u l a t i n gs t o m a t a lm o v e m e n t m g h tb ea t t r i b u t e di t sa b i l i t yt oi n h i b i tp t p a s e s p t p a s e si n v o l v e di nt h es i g n a lt r a n s d u c t i o np a t h w a yo f s t o m a t a lc l o s u r e ，i fi n h i b i t e di t sa c t i v i t y , t h i aw i l lp r e v e n ts t o m a t a lc l o s u r e ，a n da l s op r o m o t ec l o s e d s t o m a t ar e - o p e n i n g ；w ep r o p o s e da p o s s i b l ep a t h w a yo fp t p a s e si n v o l v e di nr e g u l a t i n gs t o m a t a l m o v e m e n t sa sf o l l o w s ：t h eg u a r dc e l l ss e n s et h es i g n a lo f a b a ，i n d u c er a p i da n dt r a n s i e n ta c t i v a t i o no f m a p kc a s c a d e ，a n dt r a n s f e rm e s s a g e s p t p a s e sd e p h o s p h o r y l a t e dt h et y r o s i n er e s i d u eo fm a p k ， b r i n g i n gt h ee n z y m eb a c kt oa ni n a c t i v es t a t e t h e a c t i v a t i o no fm a p ki n d u c e sh z 0 2g e n e r a t i o n ，a n d a c c u m u l a t i o no fh 2 0 2c a ni n h i b i tt h ea c t i v i t yo fp t p a s e s ，s u b s e q u e n t l yr e l i e v i n gt h ei n h i b i t i o no f p t p a s e so nm a p k p t p a s e sc o u l dr e g u l a t ea b a - i n d u c e dh 2 0 zg e n e r a t i o na sw e l la ss e r v ea sas e n s o r o fh 2 0 2 ，s e n s ea n da m p l i f yo x i d a t i o ns i g n a l ，t r a n s f e rs i g n a la n de v e n t u a l l yi n d u c es t o m a t a lc l o s u r e k e yw o r d s ：p r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h o r y l a t i o n ；p r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e s ；s t o m a t a lm o v e m e n t ； a b s c i s i ca c i d ；h y d r o g e np e r o x i d e ；s i g n a lt r a n s d u c t i o n ；h c i a f a b al 英文缩写 a b a p o b s a p t p a s 髑 d m s o e d t a e g t a m e s p m s f p y p m a p k 盯k d t t f i t c c l s m t 一6 6 h 2 0 2 h 2 d c f - d a d s p t p 英文名称 缩写词 a b s c i s i ca c i d p h e n y l a r s i n eo x i d e b o v i n es e r u ma l b u m i n p r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e s d i m e t h y ls u l f o x i d e e t h y l e n e d i a m i n et e t r a a c e t i ca c i d e t h y l e n eg l y c o l b i s ( 1 3 a m i n o e t h y e t h e r ) n ，n ，n ，n ，- t e t r a c e t i ca c i d 2 一( n m o r p h o l i n o ) e t h a n e s u l f o n i c a c i d p h e n y l m e t h y l s u l f o n y lf l u o r i d e p h o s p h o t y r o s y lp r o t e i n m i t o g e na c t i v a t e dp r o t e i nk i n a s e p r o t e i nt y r o s i n ek i n a s e d i t h i o e r y t h r e i t o l f l u r o r e s c e i ni s o t h i o c y x o n a t e c o n f o c a ll a s e r s c a n n i n g m i c r o s c o p y m o n o c l o n a l a n t i - p h o s p h o t y r o s i n e c l o n e h y d r o g e np e r o x i d e 2 7 7 - d i c h l o r o f l u o r e s c i n d i a c e t a t e d u a ls p e c i f i cp r o t e i np h o s p h a l a s e 中文名称 脱落酸 氧化苯胂 牛哑清蛋白 酪氨酸蛋白磷酸酶 二甲基亚砜 乙二胺四乙酸 乙二醇双( - 2 - 氪乙基) 网乙酸 2 一n 一吗啡啉乙烷磺酸 苯甲基磺酰氟 酪氨酸磷酸化萤向 促分裂原活化蜇自激酶 酪氨酸蛋白激酶 二硫苏糖醇 异硫氰酸苯甲酯 激光共聚焦显微镜 酪氨酸磷酸化蛋白抗体 过氧化氢 2 ，7 - 二氯荧光素二脂 敢特异性蛋白磷酸酶 试剂名称 p h e y l a r s i n eo x i d e 2 - ( n m o r p h o l i n o ) e t h a n e s u l f o n i ca c i d h u m a ni n s u l i nr e c e p t o rf r a g m e n t b s a d i a m i n o f l u o r e s c e i nd i a c e t a t e d i m e t h y ls u l f o x i d e e l h y l e n eg l y c o l - b i s ( 1 3 一a m i n o e t h ye t h e o n ，n ，n ，n ，- t e t r a c e r i ca c i d n 1 1 y l e n e d i a m i n et e t r a a c e l i ca c i d f l u o 3a m s e p h a d e xg - 2 5 i g f l u o r e s c e n c ei s o t h i o c y a n a t e a b s c i s i ca c i d p e c t o l a s ey 2 3 p h e n y l m e t h y l s u l f o n y lf l u o r i d e h e p e s m o p s l e u p e p t i n p e p s t a i na c e l l u l o s e m o n o c l o n a la n t i - p h o s p h o t y r o s i n ec l o n e l r w h i t e h 2 0 2 a n t i - m o u s el g cg o l dc o n j u g a t e1 0 r i m h 2 d c f d a d p i p d 9 8 0 5 9 n a v o 试剂 p a o m e s 牛血清蛋白 d a f 2 d a 二甲基亚砜 乙二：醇双( - 2 氮乙基) 四 乙酸 乙二胺四乙酸 羊抗鼠j g g f i t c 脱落酸 果胶酶 p m s f n 2 羟匕基哌嗪n - 2 ，乙磺 酸钠盐 3 - ( n 吗啉) 丙磺酸 亮抑酶肽 胃蛋白酶抑制剂 纤维素酶 酪氨酸磷酸化蛋白抗体 过氧化氢 胶体金标记羊抗鼠二抗 2 77 - d i c h l o r o f l u o r e s c - i nd i a c e t a t e d i p h e n y l a m i n ei o d o n i u m 钒酸钠 v “f 来源 s i g m a s i g m a s i g m a g e r m a n y b m s g m a 国产分析纯 s i g m a 国产分祈纯 m o i e c u i a fp r o b e s i g m a 中山试制公n s i g m a 1 h k u l t g e r m a n yb m s i g m a s i g m a s i g m a s i g m a y a k u l t s i g m a s i g m a 北京化上厂 中山公司 m o l e c u l a rp r o b e s s i g m a c a l b i o c h e m s i g m a 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果a 尽我所知- 除了) c t | 1 特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中因农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说列并表示了谢意。 研究生签名： 乃优弘 时间：2 0 0 4 年，月日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中困农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。r a e , 国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议1 研究生签名 乃试佐i 对l n j ：2 0 0 4 年，月；蛔 钏帷轹缘矜 蝴2 0 0 4 钏月谰 t p 嘲农业人学博1 ： - 7 - 位论文 第一章史献综述 第一章文献综述 蛋f i 质磷酸化渊1 ，力式最甲址作2 0 1 眭纪5 0 年代由k r e b s 和f i s h e r 在研究糖原磷酸化酶时发 现的，他们因此获得了1 9 9 2 年的诺贝尔奖( kr e b s ，1 9 9 4 ) 。蛋白质可逆磷酸化是细胞中普遍存存的 一类酶促共价键化学修饰反应，通过磷酸化和去磷酸化两种构象的互变，导致蛋白质活性改变丽 表达其特殊的生理功能。譬如有些酶磷酸化后，构象发生变化，阻断了底物接近酶恬性 = i ) = 点的桃 会，而调节该酶的活性( j o h n s o n 利0 1 r e i l l y , 1 9 9 6 ；j o h n s o n 等，1 9 9 3 ) 。一些蛋白质为了执行其功 能，须形成蚩自复合物货白质的磷酸化可以调符复合物之间的相互作【 j ( p a w s o n 1 9 9 5 ) 。 + 些甾 自在胞内作用于粑位时，需要发生磷酸化。细胞内的许多功能蛋白，如激酶、酶蛋臼、受体、工耋 输蛋白、收缩蛋白、调节蚩向、核蛋白、离子通道、离子泵等，均能发生蛋白质的磷酸化和去磷 酸化。蛋白质可逆磷酸化儿乎调箝着生命话动的每一过程，细胞的生长和分化，基因复制羊i | 转录 凋控，蛋白质合成调控和代谢调控，分子识别和信号转导等都与蛋白质磷酸化密切相关，特别在 细胞内生物信息的传递。 - 起极其重要的作片j 。正是由于蛋白质磷酸化作用所具有的显著而义j 泛 的生物学意义，围绕磷酸化的研究已成为当今生命科学中的一个最活跃的研究领域( 李林，1 9 9 6 ) 。 蛋白质可逆磷酸化过稗由蛋白激酶( p r o t e i nk i n a s e ) 和l 蛋白磷酸酶( p r o t e i np h o s p h a t a s e ) 催化完 成( 圈1 i ) 。蛋白激酶可对其底物蛋白质上特定的氨基酸残基进行磷酸化修饰，进i f i j 引起相廊的生 理反应，以完成信号转导过程。此外，由于蛋白激酶的底物既可以是酶也可以是转录冈子，闻 珈它们既可以商接通过对酶的磷酸化修饰来改变酶的活性，也可以通过修饰转录因子而激活或抑 制基冈的表达，从而使细胞对外来信号做出相应的反应。反之，蛋白磷酸酶使磷酸化的蛋自脱磷 酸化，终止信号或产生一种逆向调节，与蛋白激酶有同等重要的意义。事实上，正是蛋白质磷酸化 的可逆性调节为细胞的信息提供了一种分子开关( “o n a n d o f f s w i s h ) 的作用。在有外来信号刺 激的情况下，通过磷酸化或去磷酸化将之开闭，这就使得细胞能够有效而经济地调控对内外信息 的反应。 蛋白激酶 蛋白 n p i 1 1 2 0 蛋白磷酸酶 自质一n p i 图11 蛋白质可逆磷酸化反应式 ( n t p 代表a t p 或g t p ，n d p 代表a d p 或g d p h 孙太业等，1 9 9 9 ) 根据底物的不同，这些酶主要分为两火类：丝氨酸苏氪酸蛋白激酶( s e r i n e t h r e o n i n ep r o t e i n k i n a s e s ) 刺丝氮酸苏氨酸省向磷酸酶( s e r l n e t h r e o n i n ep r o t e i np h o s p h a t a s e s ) ；酪氮酸蛋白激酶 ( p r o t e i n t y r o s i n e k i n a s e s p t k s ) 和酪氨酸蚩白磷酸酶( p r o t e i n t y r o s i n ep h o s p h a t a s e s ，p t p a s e s ) 。 f 1 蹦敬业人学博l ：学位论义籀一章j ( 献综述 _ i 墨曼曼曩 在动物和酵母系统中丝氨酸苏氨酸( s e r 九h r ) 和酪氨酸( t y r ) 磷酸化两者都起重要的作片】，但是在 植物细胞中，目前仅确立了s e r t h r 磷酸化作_ i 作为一种重要的调节机制，在槭物已经鉴定到多 种s e r t h r 激酶和磷酸酶，_ ： f = 且证明它们在植物生i 乏发育各种途径中起着重要作j j ( l u a n ，1 9 9 8 ， 2 0 0 0 ；l u a n 等，2 0 0 l ；h a r d i e ，1 9 9 9 ) 。到目前为 p 由r 在植物体内还没有鉴定到典型的酪氯睃激 酶，w 而忽视了对植物体内酪氨酸磷酸化作j f j