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科研进展

2007年3月8日,我所马力耕博士实验室在《科学》(SCIENCE)杂志在线(online)发表了题为“A G protein-coupled receptor is a plasma membrane receptor for plant hormone abscisic acid“的论文。SCIENCE同期发表评述。

发布时间:2007/03/08

200738,我所马力耕博士实验室在科学SCIENCE杂志在线(online)发表了题为“A G protein-coupled receptor is a plasma membrane receptor for plant hormone abscisic acid的论文,该论文报道一种G蛋白偶联受体是植物激素脱落酸的受体,该受体通过与异三聚体G蛋白α亚基直接相互作用传递脱落酸信号并调控脱落酸众多反应。

脱落酸(Abscisic acidABA)是一种重要的植物激素,它参与调控众多的植物的生长和发育过程,特别是在植物对逆境,如干旱、盐碱、低温等的反应中发挥重要作用。ABA受体的研究对了解ABA的作用及其机制有非常重要的意义。以前的众多研究结果表明ABA的作用位点在质膜上,而且这种推测的质膜上的ABA受体可能是ABA参与逆境反应的主要参与者。

G蛋白偶联受体(GPCR)介导的细胞信号转导途径是在真核生物中比较保守的信号转导机制。在动物细胞中GPCR介导的信号途径是重要的信号转导途径,比如动物对视觉、味觉、嗅觉的感知就是通过GPCR介导的信号途径实现的,动物中GPCRG蛋白的种类也很多,它们参与的信号转导途径和生物学功能也很多。与此相反,高等植物中的GPCRG蛋白的种类则非常有限,如模式生物拟南芥基因组中只有一种Gα,一种Gβ,2Gγ和大约20-30GPCR,而且到目前为止只有一种GPCR被比较详细地研究过被,目前植物中还没有找到任何一种GPCR的配基。

该项工作鉴定了一种拟南芥中新的GPCRGCR2),证实GCR2Gα共同作用调控已知的ABA的众多反应。ABA可以与GCR2蛋白特异性的结合,而且这种结合符合配基-受体结合特性。并进一步发现ABAGCR2结合会导致GCR2-Gα蛋白复合体解离,从而释放出Gα使Gα进一步激活下游的效应器,从而证实GCR2是植物激素ABA的受体。该项工作的主要贡献有:1,鉴定确认了ABA的受体;2,明确了ABA的信号转导途径;3,发现了植物体系中的第一对配基-受体对。

SCIENCE专门为该文发表了一篇评述文章。该评述文章的作者德国慕尼黑技术大学的E. Grill教授和A. Christmann博士指出该文“不但发现了植物体系中第一个GPCR的生物学功能,而且找到了人们长期寻找但此前一直没有找到的一种重要植物激素的受体(Now Liu et al., in this week Science Express, report that a candidate G protein-coupled receptor of Arabidopsis is the receptor for the phytohormone abscisic acid. This is satisfying not only because it establishes the first functional member of this family in the plant world, but it also identifies a long sought after receptor for an important plant developmental hormone”.  他们还认为该论文“填补了在ABA信号转导途径中G蛋白和ABA信号接受之间的空白 (The identification by Liu et al. of a physical interaction between the G protein-coupled receptor GCR2 and the Gαsubunit GPA1 provides the missing link between a G protein and abscisic acid perception)”。他们还指出“以前人们对植物信号转导研究主要集中在对受体蛋白激酶的研究,却忽视了对GPCR的研究。该论文的研究结果会改变目前植物学研究的这种现状,并且会使G蛋白信号研究成为植物生物学研究中引人瞩目的中心 (The identification of GCR2 as an abscisic acid receptor brings G protein signaling into the limelight of plant research. To date, studies on plant signaling has focused on leucine-rich repeat receptors, which are involved in pathogen recognition and in regulating numerous developmental processes. In contrast, the analysis of predicted seven-transmembrane proteins has been neglected)”

该论文的第一作者是刘西岗博士,论文的其他作者还有岳艳玲、聂艳丽、李薇和中国农业大学的李斌和武维华博士。论文的通讯作者是马力耕博士。

该项研究为科技部863和北京市科委资助课题。