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MP西农李积胜：NMT发现H2S介导SnRK2.6结构变化促保卫细胞吸钙诱导气孔关闭 为蛋白质翻译后修饰互作促植物抗旱提供证据

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

 

 

 

 

 

 

基本信息

主题：NMT发现H2S介导SnRK2.6结构变化促保卫细胞吸钙诱导气孔关闭 为蛋白质翻译后修饰互作促植物抗旱提供证据

期刊：Molecular Plant

影响因子：13.164

研究使用平台：NMT水旱胁迫创新平台

标题：Persulfidation-induce structural change in SnRK2.6 establishes intramolecular interaction between phosphorylation and persulfidation

作者：西北农林科技大学李积胜、陈思思、王晓峰，陕西科技大学贾红磊

 

检测离子/分子指标

Ca2+

 

检测样品

拟南芥莲座叶保卫细胞

 

 

中文摘要（谷歌机翻）

      翻译后修饰（post translational modification，PTMs）包括磷酸化和硫巯基化，调节SNF1-RELATED PROTEIN KINASE2.6（SnRK2.6）的活性。本文报告了SnRK2.6的硫巯基化和磷酸化是如何相互影响的。半胱氨酸C131/C137的硫巯基化改变了SnRK2.6结构，使丝氨酸S175残基更接近作为ATP-γ-磷酸质子受体的天冬氨酸D140，从而提高磷酸基团向S175的转移效率，增强S175的磷酸化水平。研究预测S267和C137靠近蛋白质表面，并且发现S267的磷酸化状态正向调节C137处的硫巯基化水平。分析去磷酸化和去硫巯基化突变体在气孔关闭、失水、气体交换、Ca2+内流和干旱胁迫过程中对脱落酸和H2S供体NaHS的响应，发现S175/S267相关的磷酸化和C131/137相关的硫巯基化是SnRK2.6在体内发挥作用的必要条件。根据这些发现，研究提出了一个机制模型，其中某些磷酸化促进了硫巯基化，从而改变了SnRK2.6的结构并提高了其活性。

 

离子/分子流实验处理方法

0.01 mM ABA或0.1 mM NaHS实时处理

 

 

离子/分子流实验结果

      Ca2+信号是气孔水势的直接调节因子，作用于SnRK2.6下游，调节ABA和H2S诱导的气孔关闭。因此，在转基因株系的保卫细胞中测定瞬时Ca2+流速来评价SnRK2.6活性。在ost1-3的保卫细胞中，Ca2+流速受ABA或NaHS的影响不显著（图1A、1B、1I）。相比之下，在互补株系ost1-3/2.6WT-GFP的保卫细胞中施用ABA或NaHS引起了明显的跨膜Ca2+内流（图1C、1D、1I）。在ost1-3/2.6S175A-GFP保卫细胞中，ABA和NaHS对跨膜Ca2+内流的影响被消除（图1E、1F、1I）。ost1-3/2.6S175A-GFP保卫细胞对ABA和NaHS诱导Ca2+内流的敏感性降低（图1G、1H、1I）。

 

 

图1. 保卫细胞内Ca2+流速的测定。负值代表Ca2+吸收。

 

 

其他实验结果

 

  • C131和C137残基的硫巯基化改变了SnRK2.6的结构。

  • SnRK2.6的硫巯基化提高了S175残基的磷酸化水平。

  • 磷酸化的S175和S267残基是SnRK2.6中硫巯基化的生化功能所必需的。

  • 硫巯基化诱导的SnRK2.6活性受S175和S267的磷酸化状态调节。

  • S267可能正向调节SnRK2.6在体内的硫巯基化。

  • S267通过硫巯基化作用影响SnRK2.6-ABF2相互作用。

  • SnRK2.6磷酸化和硫巯基化位点的突变改变了ABA-和NaHS诱导的气孔关闭。

  • 表达硫巯基化和磷酸化缺陷的SnRK2.6的植物表现出与ABA和H2S相关的表型。

 

 

结论

 

      综上，通过揭示硫巯基化和磷酸化之间的相互作用，作者不仅在了解PTMs如何调节蛋白质活性和相互作用方面开辟了新的领域，而且还阐明了SnRK2.6的激活机制。因此，细胞内ABA浓度将控制SnRK2.6、PP2C和PYR/PYLs之间的平衡，高浓度ABA会导致受体-ABA-磷酸酶三元复合物的形成。磷酸化和硫巯基化进一步使平衡向稳定SnRK2.6的活性构象方向转变（图2）。这些结果为H2S-和ABA-介导的植物对干旱信号通路的响应提供了一个新的整合点。

 图2. H2S-和ABA-介导植物响应干旱胁迫的机制模型。

 

 

测试液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0

 

 

 

NMT实验标准化方案

·干旱胁迫研究NMT标准化方案

 

 

NMT实验标准化方案

·光照处理监控仪

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统

 

 

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1674205221002689

 

供稿：赵雪琦
编辑：杨爽
校稿：卻彦晗

 

关键词：硫巯基化；磷酸化；SnRK2.6；ABA；H2S；干旱；植物类

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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