植物富亮氨酸重复类受体蛋白激酶的研究进展

介绍了植物富亮氨酸重复类受体蛋白激酶(LRR-RLK)的结构与分类;分别以CLAVATA1,BRI1,FLS2为例,阐述了LRR-RLK基因在植物生长发育、激素信号转导和植物抗病防御等方面的生理功能及作用机制;总结了LRR-RLK作用模型、信号通路间的交互作用及展望.

植物富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶的生物学功能

介绍了植物富含亮氨酸重复序列(leucine-richrepeat,LRR)型类受体蛋白激酶概念、最近发现的这类蛋白激酶的亚结构域特征;总结了目前已确定其功能的LRR型类受体蛋白激酶,并分别阐述了它们在参与植物抗逆性反应、发育调控及激素的信号转导等过程中的生物学功能;着重介绍和讨论了LRR型类受体蛋白激酶复合物之间及其与下游成分KAPP之间互作而产生信号传递的分子机理。最后展望了LRR型类受体蛋白激酶生物学功能、信号转导机制、以及应用于生产实践的研究前景。

水稻富亮氨酸重复类受体蛋白激酶OsRPK1响应外源生长素的作用研究

为明确水稻富亮氨酸重复类受体蛋白激酶OsRPK1响应外源生长素的作用机制,首先分析外源生长素2,4-D对OsRPK1转基因水稻根部表型的影响;其次,异源表达OsRPK1胞外富亮氨酸重复LRRs,检测H^3-IAA竞争结合融合蛋白GST-LRRs后的放射性活度以及利用等温滴定量热(ITC)法分析IAA与融合蛋白GST-LRRs相互作用的微热量变化。结果表明,在正常生长条件下,OsRPK1过表达能够抑制水稻侧根的生长;0.01μmol/L 2,4-D处理4 d后发现,OsRPK1抑制表达植株侧根的数量比野生型多112%(P<0.01),而OsRPK1过表达植株侧根生长受到极显著抑制(P<0.001);0.1μmol/L 2,4-D处理10 d后,抑制表达植株不定根的数量相对于野生型多18.2%(P<0.05),而过表达植株不定根的生长受到显著抑制(P<0.01);大肠杆菌BL21(DE3)诱导表达获得了包涵体形式的GST-LRRs融合蛋白,通过复性、纯化获得可溶性融合蛋白;H^3-IAA竞争结合融合蛋白GST-LRRs以及IAA溶液滴定融合蛋白的微热量分析都表明OsRPK1与外源生长素未发生直接作用。

电子克隆获取甜菜富亮氨酸类受体蛋白激酶基因BvLRR-RPK2;1完整编码区

针对前期获得的甜菜分子标记位点进行分析,以获得甜菜中该位点相关的基因。结合电子克隆与常规克隆,获取并验证目的基因片段,最后预测基因产物结构与功能。结果获得了一段长3467bp的片段,其中包含一个长3141bp的完整编码区,编码一个长1046aa的富亮氨酸类受体蛋白激酶。将基因命名为BvLRR-RPK2;1。基因编码区在基因组中连续存在,无内含子区域。基因翻译产物BvLRR-RPK2;1具有一个跨膜结构域,具有LRR-RPK家族的特征性结构域,与已知的LRR-RPK/RLK类蛋白序列相似性在85%以下,与甜菜本身的预测序列在编码区内部有5个碱基、2个氨基酸的差异。本文获得了一个甜菜中未经克隆的LRR-RPK2编码区,并预测了其产物功能。

水稻富亮氨酸类受体蛋白激酶参与外界胁迫应答的研究进展

水稻是我国重要的粮食作物,随着外界环境条件的恶化和降水的减少,水稻生产遭到严重威胁。植物类受体蛋白激酶作为一种对植物生长发育激素信号转导以及生物与非生物胁迫反应中具有重要调控功能的膜蛋白,目前已成为研究的热点之一。该文对富亮氨酸类受体蛋白激酶的结构和功能以及水稻富亮氨酸类受体蛋白激酶家族与外界环境胁迫的关系进行了综述,以期为探究水稻LRK基因家族与外界环境关系提供参考。

富亮氨酸重复激酶2抑制剂作为新型帕金森病治疗剂的研究进展

帕金森病(PD)是以多巴胺能神经系统退行性病变为特征的多因素疾病。对其进行分型研究,发展针对PD发病机制的治疗药物是提高PD治疗效果的必由之路。富亮氨酸重复激酶2(LRRK2)基因突变是部分家族遗传性PD和散发性PD的直接原因。LRRK2基因突变会导致LRRK2活性增加,进而导致神经退行性病变。因此,发展LRRK2抑制剂调控LRRK2活性有望成为新的PD治疗方法。LRRK2既是激酶,也是小GTP酶,存在2个药物作用位点,因此,目前LRRK2抑制剂有2类,一类是LRRK2激酶位点抑制剂,另一类是LRRK2 GTP结合位点抑制剂。本文综述了LRRK2及其抑制剂的研究进展。

EGCG对富亮氨酸重复激酶2活性的影响及其作用机制

目的:研究表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin-3-gallate,EGCG)对富亮氨酸重复激酶2(leucine rich repeat kinase 2,LRRK2)活性的影响及其分子机制。方法:选用Ddc-LRRK2-G2019S品系果蝇,分为7组,对照组用标准玉米培养基饲养,各实验组果蝇分别用含LRRK2抑制剂GW5074、N-乙酰半胱氨酸(NAC)及浓度为0.1、1、10和100μmol/L的EGCG加药培养基饲养,检测并统计果蝇生命周期和运动能力,筛选出药物作用的最佳浓度与最适时间点;用蛋白质印迹法检测果蝇脑组织中p-LRRK2、p-p38 MAPK、核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)、p-ERK1/2和酪氨酸羟化酶(TH)等蛋白的表达。结果:与对照组相比,10μmol/L EGCG延长果蝇寿命、改善果蝇运动能力的效果最为突出,1μmol/L EGCG效果较好(P<0.05);各组果蝇第5周时行为学变化最显著(均P<0.05);与对照组相比,10μmol/L和1μmol/L EGCG组Nrf2、p-ERK1/2、TH表达均明显增加(均P<0.05),p-LRRK2、p-p38 MAPK表达明显降低(P<0.05)。结论:EGCG可能通过Keap1-Nrf2-ARE、MAPK等信号通路有效抑制LRRK2激酶活性。

LRR类受体蛋白激酶在植物中的研究进展

富亮氨酸重复类受体蛋白激酶(LRR-RLK)是植物中已知最大的一类跨膜类受体激酶(RLK),该激酶由3部分组成,分别是胞外的LRR结构域、跨膜结构域和胞内激酶结构域,广泛参与了植物的各种生命活动。本综述将对植物LRR-RLK的结构、功能和参与逆境胁迫方面进行分析,为深入研究LRR-RLK提供理论基础。

植物体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶的生物学功能

体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶(Somatic embryogenesis receptor-like kinases,SERKs)属于膜富亮氨酸重复序列受体类蛋白激酶(Leucine-rich repeat sequence receptor-like kinase,LRR-RLK)家族的第二亚类。SERK具有典型的胞外信号受体结构域、跨膜结构域和胞内激酶活性结构域,研究发现SERKs在植物生命活动中承担着多个角色。文章简述了SERKs的典型结构域特征,重点介绍该类蛋白在体细胞胚发生、生殖发育、激素感应和病理反应方面发挥的功能,同时对该蛋白激酶的研究价值和应用前景进行了探讨。

体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶基因(SERK)的研究进展

植物体内存在一个编码富亮氨酸重复受体蛋白激酶、与体细胞胚胎发生相关的类受体蛋白激酶基因(SERK)大家族,其在早期胚胎、小孢子、成熟胚珠和维管组织中表达。文章从SERK的结构、编码的蛋白、基因表达、功能以及信号转导介绍了SERK的研究进展。

小麦属Xa 21-类似蛋白激酶基因的克隆及与同源位点序列比较

对小麦属Xa21-类似蛋白激酶基因进行了克隆及与同源序列比较研究.在小麦(Triticum aestivum)高分子量麦谷蛋白基因位点附近有一个编码LRR-类受体蛋白激酶的基因位点(暂标记为TaXa),编码蛋白与水稻(O ryza sativa)抗病蛋白Xa 21类似.通过反转录PCR途径,从普通小麦和二粒小麦(Triticum turgidum)的TaXa同源位点分离了3个cDNA克隆,ZS 860(GenBank查询号:EF 394367),ZS 2000(GenBank查询号:EF 394368)和ZS 2001(GenBank查询号:EF 394369).TaXa位点的祖先基因可能编码1 028个氨基酸组成的多肽.一个完整的TaXa蛋白包括N-端保守区、LRR结构域、一个跨膜区和位于C—端的丝氨酸—苏氨酸蛋白激酶功能域.在基因进化过程中,由于碱基代换、缺失和插入导致了开放读码框的改变,使该位点基因的编码多肽缩短.本研究对小麦属TaXa同源位点编码氨基酸序列和1个大麦(Hordeum vulgare)中的同源蛋白进行了详细比较.

无颌类脊椎动物适应性免疫系统的研究进展

在以七鳃鳗和盲鳗为代表的无颌类脊椎动物中,虽然发现了与有颌类脊椎动物T细胞受体(T-cell receptors,TLRs)、B细胞受体(B-cell receptors,BCRs)可变区具有相似结构的先天性免疫受体,却从未发现有颌类脊椎动物适应性免疫系统的核心组分:TCRs、BCRs、组织相容性复合体(Major histocompatibility complex,MHC)。因此,长期以来,人们一直认为适应性免疫系统只存在于有颌类脊椎动物中。但最近的一项发现彻底改变了这一传统观念,即在无颌类脊椎动物中,存在一种新型可变淋巴细胞受体VLRs(Variable lymphocyte receptors),VLRs通过改变亮氨酸富集序列LRRs(Leucine-rich repeats)的插入情况,实现对特异性抗原的高效识别。晶体衍射分析发现,盲鳗的VLRs呈现一种"马蹄"型结构,抗原结合位点则位于"马蹄"的凹面区。分泌型的VLRs以四聚体或五聚体的形式识别、结合特异性抗原。综上所述,无颌类和有颌类脊椎动物应用不同的抗原识别系统完成适应性免疫反应。文章对近年来无颌类脊椎动物适应性免疫系统相关分子的研究进展加以概述,为揭示适应性免疫系统起源与进化问题提供有益参考。

MARCKS磷酸化对冷刺激诱导人气道上皮细胞MUC5AC分泌的影响

目的:构建豆蔻酰化富丙氨酸激酶C底物(MARCKS)磷酸化位点(PSD)突变体,并探讨瞬时受体电位M8离子通道(TRPM8)及MARCKS在冷刺激诱导黏蛋白(MUC)5AC合成及胞吐过程中发挥的作用。方法:利用PCR克隆全编码MARCKS目的基因,并通过定点突变技术将PSD的4个丝氨酸突变为天冬氨酸编码基因。将野生型及突变体cDNA亚克隆至pcDNA3.0载体后用酶切及DNA测序鉴定。以TRPM8特异性阻断剂BCTC、重组突变质粒转染人气道上皮16HBE细胞为干预手段,用免疫荧光及ELISA检测二者对冷空气刺激诱导的16HBE细胞合成及分泌MUC5AC的影响。结果:成功构建了pcDNA3.0-MARCKS重组质粒及pcDNA3.0-MARCKS-PSD突变体。冷刺激组胞内合成及分泌MUC5AC水平显著高于未刺激对照组(P<0.05)。与冷刺激组比较,BCTC可显著抑制由冷刺激诱导的MUC5AC合成及分泌(P<0.05);与冷刺激组比较,转染MARCKS-PSD突变cDNA可显著下调由冷刺激诱导的MUC5AC高分泌水平(P<0.05),同时胞内的MUC5AC水平与对照组比较呈现显著升高状态(P<0.01),而转染载体及野生型MARCKS对冷刺激诱导的MUC5AC胞内合成及胞外分泌水平无显著影响(P>0.05)。结论:TRPM8及MARCKS-PSD的磷酸化过程介导了冷刺激诱导气道上皮细胞内MUC5AC的胞吐过程。

植物免疫受体病原体识别机制的结构生物学研究进展

在与病原体的长期抗争中,植物进化出双重天然免疫系统,即病原体相关分子模式触发的免疫(PTI)和病原体效应因子触发的免疫(ETI),其中模式识别受体(PRR)和核苷酸结合富亮氨酸重复受体(NLR)分别在这两道防线中以多种方式发挥识别作用.以植物免疫受体和病原体配体结构生物学研究为基础,综述了5种由PRR和NLR介导的病原体识别机制的类型:PRR介导的直接(类型一)或间接(类型二)的病原体识别机制;NLR介导的直接(类型三)或间接(类型四)的病原体识别机制以及依赖NLR的集成结构域(ID)(类型五)的病原体识别机制.植物免疫受体的蛋白结构解析结合其识别机制的功能研究,将会为作物抗病工程开辟全新的道路.

LRRK2调节纹状体神经元多巴胺受体2含量及机制研究

目的探讨LRRK2的表达或功能异常对纹状体神经元多巴胺受体D2R含量的影响,以及LRRK2调节纹状体神经元多巴胺受体D2R含量的机制。方法利用组织免疫荧光染色法检测LRRK2基因敲除小鼠、LRRK2 G2019S基因敲入小鼠和R1441C基因敲入小鼠纹状体神经元中D2R含量的改变;并利用Cathepsin D免疫荧光标记溶酶体,检测LRRK2基因敲除、LRRK2 G2019S和R1441C突变对蛋白降解的影响。结果LRRK2基因敲除小鼠、LRRK2 G2019S和R1441C基因敲入小鼠纹状体中D2R荧光强度均显著下降;LRRK2 G2019S和R1441C基因敲入小鼠纹状体神经元中溶酶体数目和大小均显著增加,与Cathepsin D共定位的D2R显著增加。而LRRK2基因敲除小鼠纹状体神经元中溶酶体数目和大小与野生型相比差异无统计学意义。结论LRRK2基因敲除、LRRK2 G2019S和R1441C突变导致纹状体D2R的含量下降;LRRK2G2019S和R1441C突变提高小鼠纹状体神经元降解,促使D2R降解加强,从而使得纹状体神经元内D2R含量下降。

LRRK2调节纹状体神经元多巴胺受体1含量及机制

目的探讨帕金森病相关蛋白LRRK2对纹状体神经元中多巴胺受体D1R含量的影响以及相关机制。方法利用组织免疫荧光染色法检测LRRK2基因敲除小鼠、LRRK2 G2019S突变基因敲入小鼠和R1441C突变基因敲入小鼠纹状体神经元中D1R含量的改变。并利用cathepsin D免疫荧光标记溶酶体,检测LRRK2基因敲除、LRRK2 G2019S和R1441C突变对蛋白降解的影响。结果 LRRK2基因敲除小鼠、LRRK2 G2019S和R1441C基因敲入小鼠纹状体中D1R荧光强度均显著下降。LRRK2基因敲除小鼠、LRRK2 G2019S和R1441C基因敲入小鼠纹状体神经元中溶酶体数目均显著增加,LRRK2 G2019S和R1441C基因敲入小鼠纹状体神经元中溶酶体大小增加,LRRK2基因敲除小鼠、LRRK2 G2019S和R1441C基因敲入小鼠纹状体神经元内与溶酶体共定位的D1R显著增加。结论 LRRK2基因敲除、LRRK2 G2019S和R1441C突变导致纹状体D1R的含量下降。LRRK2基因敲除、LRRK2 G2019S和R1441C突变提高小鼠纹状体神经元蛋白降解水平,D1R降解加强,从而使得纹状体神经元内D1R含量下降。

玉米类受体蛋白激酶基因ZmLRRPK1的cDNA克隆与表达分析

富亮氨酸重复区的类受体蛋白激酶(LRR-RLKs)在植物对多种信号的响应中发挥作用。应用电子克隆的方法在玉米中克隆了一个LRR-RLKs类基因的全长cDNA,命名为ZmLRRPK1(GenBank接受号为EU873320)。推断的ZmLRRPK1蛋白含有594个氨基酸,分子量为66kDa,等电点pI为5.42,具有典型的LRR-RLKs结构域。半定量RT-PCR结果表明,在ABA、甘露醇和氯化钠的诱导下,ZmLRRPK1在玉米胚芽鞘中表达并在24h内保持较高的转录水平。

研究揭示水稻NLR类抗病基因突变导致的白叶枯病感病机制

含有核苷酸结合结构域和富含亮氨酸重复序列的蛋白,即NLR(nucleotide-binding leucine-rich repeat)蛋白是动植物中广泛存在的一大类免疫受体蛋白。NLR类受体通常通过识别病原菌的一些特定效应蛋白来触发小种特异性免疫反应,即ETI(effector-triggered immunity,效应因子触发的免疫反应)。迄今发现的多个NLR蛋白功能获得性(gain-of-function)突变均能触发类似ETI的抗病反应,引起组成性的细胞程序性死亡。

不结球白菜BcLRK01基因对芜菁花叶病毒及胁迫诱导的响应

通过cDNA-AFLP技术,从芜菁花叶病毒(TuMV)侵染的不结球白菜幼叶中分离到一条差异表达的基因片段,克隆获得其cDNA全长为2 124bp,编码707个氨基酸的富亮氨酸重复类受体激酶,命名为BcLRK01。利用实时定量PCR研究了该基因在TuMV侵染及高盐、冷胁迫、水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)等处理下的表达情况,结果显示,TuMV侵染、高盐、冷胁迫、SA、JA和ET等均能诱导BcLRK01不同程度的表达,说明该基因可能是不结球白菜病毒病的病程相关基因,同时也参与高盐和冷胁迫以及SA、JA、ET等的信号途径。

参与植物防御反应的LRR型蛋白结构与功能

植物含有多种富含亮氨酸重复(LRRs)结构的蛋白质,它们在植物生长、发育和抗病反应等方面发挥着重要作用。综述了这类具有LRRs结构蛋白质家族的结构特征及其参与植物防御反应的功能。参与植物防御反应LRR型蛋白质家族包括:抗病基因编码蛋白质、类受体蛋白激酶、多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白和伸展蛋白家族。这四大蛋白质家族成员主要通过LRRs结构识别并结合病原物蛋白质,参与抗病信号传递,诱导植物防卫基因的表达,使植物获得系统抗性。其中LRRs序列中氨基酸的不同和单位重复数目的差异决定了蛋白识别的特异性和结合能力。