【成果回顾】PC南农：NMT发现ABA和H2S促保卫细胞H2O2内流 为H2S硫巯基化翻译后修饰调节ABA诱导气孔关闭提供证据

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ABA和H₂S促保卫细胞H₂O₂内流 为H₂S硫巯基化翻译后修饰调节ABA诱导气孔关闭提供证据

期刊：Plant Cell

影响因子：8.631（2019年）

研究使用平台：NMT水旱胁迫创新平台

标题：Persulfidation-based Modification of Cysteine Desulfhydrase and the NADPH Oxidase RBOHD Controls Guard Cell Abscisic Acid Signaling

作者：南京农业大学谢彦杰、沈杰、张晶、周明健、周恒

 

检测离子/分子指标

H₂O₂

 

检测样品

拟南芥保卫细胞

 

 

中文摘要

      硫化氢（H₂S）是一种气体信号分子，通过硫巯基化修饰调节不同的细胞信号通路，这涉及到特定Cys残基的翻译后修饰（PTM），以形成过硫化物。然而，在高等植物中，这种重要的基于氧化还原的修饰背后的机制仍不清楚。因此，本研究分析了蛋白质硫巯基化修饰是如何在拟南芥（Arabidopsis thaliana）的响应脱落酸（ABA）过程中作为一种特殊的可逆信号机制发挥作用的。研究ABA以氧化还原依赖的方式刺激重要的内源性H₂S酶L- CYSTEINE DESULFHYDRASE1（DES1）在Cys44和Cys205处的硫巯化修饰。此外，持续的H₂S积累促使NADPH氧化酶RESPIRATORY BURST OXIDASE HOMOLOGPROTEIN D（RBOHD）在Cys825和Cys890处发生硫巯基化，增强了其产生活性氧的能力。在生理上，S-硫巯基化诱导的RBOHD活性与ABA诱导的气孔关闭有关。这些过程共同形成一个负反馈回路，可微调保卫细胞氧化还原稳态和ABA信号传导。这些发现不仅扩展了目前在保卫细胞ABA信号传导方面对H₂S功能的认识，而且还证明了涉及特定的和可逆的基于氧化还原的PTM的快速信号整合机制的存在，该机制是响应不断变化的环境条件而发生的。

 

离子/分子流实验处理方法

4周龄的拟南芥幼苗，10 μM ABA/100 μM NaHS瞬时处理

 

 

离子/分子流实验结果

      ABA或NaHS处理下，pCAB3:RBOHD rbohD的保卫细胞中发现了明显的ROS相关的净内流，而在rbohD突变体中检测到较小的ROS相关的净内流（图1B）。这些结果表明，RBOHD在表皮和叶肉细胞中的活性有助于ABA诱导保卫细胞产生ROS，从而导致气孔关闭。

 

 

图1. ABA和NaHS诱导rbohD和pcab3:RBOHD rbohD保卫细胞内H₂O₂内流。负值代表H₂O₂吸收。

 

 

结论

 

      该研究建立了DES1/H₂S介导的蛋白硫巯基化修饰调节ABA诱导气孔关闭的分子机制。在ABA诱导下，DES1的Cys44和Cys205位的Cys残基被H₂S通过硫巯基化活化，DES1活性迅速激活，导致短时间内胞内H₂S大量累积，浓度提高，有助于进一步放大和传递ABA信号。NADPH氧化酶RBOHD的Cys825和Cys890能进一步发生硫巯基化修饰，从而刺激ROS的大量产生，诱导气孔关闭。胞内过量产生的ROS能调节DES1和RBOHD的硫巯基化程度，从而起到反馈抑制ABA信号的持续激活的作用。

图2. 本研究的作用机制模型。

 

 

测试液

2.0 mM KCl, 0.1 mM CaCl₂, 5.0 mM MES, pH6.0

 

 

NMT仪器信息

·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：http://www.plantcell.org/content/early/2020/02/05/tpc.19.00826

 

供稿：赵雪琦
编辑：杨爽
校稿：卻彦晗

 

关键词：翻译后修饰；硫巯基化；H₂S；H₂O₂；ABA；保卫细胞；植物类