研究表明基因如何幫助植物在壓力時期控制蛋白質(zhì)的產(chǎn)生

Federica Brandizzi的實驗室正在展示一種基因如何在壓力時期幫助植物調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。該研究發(fā)表在美國國家科學院院刊上。

蛋白質(zhì)是植物的命脈。這些分子有許多形狀和大小，并做很多事情來保持植物健康。例如，一些人從根部帶水，滋養(yǎng)葉子。其他人制造殺蟲劑來殺死害蟲。在危險情況下，甚至有蛋白質(zhì)像報警系統(tǒng)一樣工作。

擴展的iconendoplasmic reticulum(ER)是產(chǎn)生保持植物生長的三分之一蛋白質(zhì)的中心。

它還必須備用于緊急情況。比如，毛毛蟲開始吃葉子。然后該植物要求ER增加防御蛋白的數(shù)量。

這些特殊的生產(chǎn)需求可以壓倒ER，ER仍然需要繼續(xù)其常規(guī)生產(chǎn)。增加的壓力可導致有缺陷的蛋白質(zhì)，這可能損害甚至殺死植物細胞。

為了應對壓力，植物依賴于報警信號系統(tǒng)，稱為擴展圖標折疊蛋白反應(UPR)。UPR保護細胞免受有缺陷的蛋白質(zhì)的影響，并指示ER產(chǎn)生健康的蛋白質(zhì)。

我們?nèi)匀徊惶私馄毡槎ㄆ趯徸h如何在植物中發(fā)揮作用。但了解它可能是培育具有增強的抗逆性的植物的關鍵。結果：提高了產(chǎn)量。

“我們確定了一種叫做NPR1的基因，它可以減少普遍定期審議的活動，”Ya-Shiuan Lai說。Ya-Shiuan是細胞與分子生物學項目的主要合著者和研究生。

當科學家們將阻斷基因從實驗室植物中取出時，普遍定期審議更加活躍。植物對壓力更具抵抗力。

“我們認為植物在壓力情況下始終保持活躍的UPR是有害的。它消耗了大量的能量，”Ya-Shiuan補充道。“這就是為什么植物使用這些'負面'監(jiān)管機構，正如我們所說的那樣，以維持適當?shù)哪茉雌胶狻?rdquo;

“根據(jù)植物細胞內(nèi)化學物質(zhì)的混合，基因產(chǎn)物會改變其結構，”Ya-Shiuan補充道。

“在壓力期間，基因會變成更簡單的結構，進入細胞核。在那里，它與負責打開UPR的DNA相互作用因子相互作用。”

科學家們?nèi)匀辉跔幷摶蚴侨绾巫钄嗥毡槎ㄆ趯徸h的。“該基因是否只是阻止系統(tǒng)工作?還是它與它融合，創(chuàng)造了一個不活躍的大型復合體?”

同一基因扮演不同的角色，也有助于植物抵御有害細菌。“在這種情況下，它不起阻擋作用。相反，它支持制造抗細菌的化合物，”Ya-Shiuan說。

不知何故，該基因的工作似乎并沒有在“壓力”和細菌防御系統(tǒng)之間流血。它可以將其活動限制在它正在使用的系統(tǒng)中。

一個原因可能是植物面臨著不同的壓力，需要通過單獨的防御系統(tǒng)來處理。它有助于系統(tǒng)進行交互，從而使植物在整體上得到良好的保護。

“我很感謝Brandizzi博士的支持。在長期的出版過程中，她幫助我保持了信心，”Ya-Shiuan說。“MSU-DOE植物研究實驗室的團隊合作文化非常有用.He博士的實驗室致力于植物細菌防御。他們幫助我解釋數(shù)據(jù)和研究進展。”

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