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解决重要生物学问题

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【导读】无机磷是细胞膜、DNA和蛋白质的基本组分,也是ATP的主要成分。为了维持正常功能,真核细胞需要保证自己拥有足够的磷酸盐,它们为此演化出了一整套转运和储存体系。那么,细胞如何判断自己...

无机磷是细胞膜、DNA和蛋白质的基本组分,也是ATP的主要成分。为了维持正常功能,真核细胞需要保证自己拥有足够的磷酸盐,它们为此演化出了一整套转运和储存体系。那么,细胞如何判断自己要吸收多少磷酸盐呢?

日内瓦大学(UNIGE)和洛桑大学(UNIL)的研究人员在本期Science杂志上发表文章解决了这个问题。他们在文章中指出,蛋白结构域SPX会通过一种信号分子,把磷酸盐状态告知细胞。这项研究进一步揭示了生物维持磷酸盐内稳态的具体机制。人们可以在此基础上开发能够高效利用磷酸盐的作物。

研究人员深入解析了SPX结构域的晶体结构。研究显示,SPX结构域为信号分子InsP提供了结合表面。InsP只有在结合SPX结构域的时候才能与其他蛋白质互作,由此调控涉及磷酸盐内稳态的多种细胞过程。

“InsP浓度会随着磷酸盐的可用性改变。磷酸盐充足的细胞InsP水平高,磷酸盐稀少的细胞InsP比较少,”UNIL的RutaGerasimaite解释道。“缺乏磷酸盐的植物启动特异性转录因子,激活磷酸盐转运蛋白的表达。植物补充足够的磷酸盐之后,填充了InsP的SPX结构域会结合并失活这些转录因子,使植物停止从土壤中吸收磷酸盐,”UNIGE的RebekkaWild指出。

对于植物来说,感知内部和外部的营养物质水平,是重编程转录组对环境变动进行适应的基础。磷酸盐(Pi)是植物生长的主要营养物质。由于土壤里可用的磷比较少,植物的磷饥饿信号传导受到了广泛的关注。浙江大学的研究团队在美国国家科学院院刊上发表文章,解析了水稻感知细胞内磷水平,调节核心调节子的重要机制。领导这项研究的是浙江大学生科院的毛传澡副教授,和之前因车祸去世的浙大副校长吴平教授。(更多详细信息参见:PNAS发表已故浙大副校长吴平教授的研究成果)

长期以来,科学家们认为,免疫系统的唯一作用是区分敌友,并抵御病原体。事实上,在植物中它更像是一个微生物管理系统,当需要时也涉及调节植物的有益微生物。最近,来自德国马克斯普朗克植物育种研究所的研究人员与其他实验室,在模式植物拟南芥和真菌炭疽菌之间发现了这种关系。相关研究结果发表在最近的《Cell》杂志。(更多详细信息参见:植物学大牛Cell发表最新成果)

Cell旗下《MolecularPlant》杂志此前推出特别增刊SpotlighonChina,重点介绍了近年来中国植物科学家们取得的重要研究进展,包括一些去除水稻有毒物质(砷)的新技术,植物应对干旱和高盐的基础研究,以及一些有前景基因组研究。这份刊物还介绍了活跃在植物科学研究前沿的中国科学家,以及以上海交通大学生命技术学院为代表的研究机构。(更多详细信息参见:Cell:聚焦中国植物科学研究)


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2018-11-08 09:23:03
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