前沿 | 生科院谢彦杰教授团队在《Trends in Plant Science》发表蛋白质氧化还原调控领域综述论文

2022-12-07 来源:生命科学学院 作者:谢彦杰 图片:

应《Trends in Plant Science》期刊邀请,生命科学学院谢彦杰教授课题组联合比利时根特大学Frank Van Breusegem教授团队发表了题为“Cysteine thiol-based post-translational modification: What do we know about transcription factors?”的Feature Review,该文综述了植物中转录因子产生氧化翻译后修饰的生化机制和功能调控模式,提出了植物蛋白质氧化还原修饰领域的亟待解决的科学问题和未来研究方向。

具有氧还活性的小分子(如过氧化氢(H2O2)、硫化氢(H2S)和一氧化氮(NO)等)在多种生理条件下都具有调控基因表达的能力,从而影响植物的生长发育和逆境响应过程。最近的研究表明,这些小分子发挥生物学功能的生化基础是蛋白质半胱氨酸巯基上发生的共价修饰,例如NO介导的硝基化修饰,H2S介导的硫巯基化修饰,H2O2介导的次磺酸化修饰及二硫键形成等。这些共价修饰都能通过氧化还原反应产生,发生过程在一定条件下可逆且可以互相转换,因此它们统称为氧化翻译后修饰(OxiPTMs;图1)。转录因子(TFs)是发生OxiPTMs的重要靶标之一。具有氧还活性的小分子通过OxiPTMs对转录因子共价修饰,改变其转录活性,通过中心法则解码胞内氧化还原化学信号,实现植物生理过程的氧化还原调控。

图1:氧化翻译后修饰(OxiPTMs)的产生和相互转变

论文介绍了OxiPTMs的类型、发生方式以及相互之间的转换关系;总结了近年来植物科学领域中OxiPTMs调控转录因子功能方面取得的研究进展,包括在植物生长发育、生物与非生物胁迫响应以及ABA和BR等途径中转录因子氧化还原信号传递(图2);概括了OxiPTMs调控转录因子功能的生化机制和调节方式(图3);展望了OxiPTMs的发生途径以及还原方式,并提出了这一研究领域内亟待解决的科学问题。

图2:ABA和BR信号途径中的氧化还原修饰

图3:OxiPTMs调控转录因子功能的生化机制和调节方式

近年来,谢彦杰教授课题组围绕H2S与蛋白质氧化还原修饰在植物抗逆响应调控功能方面开展研究,揭示了植物H2S介导蛋白质硫巯基化蛋白调控网络和感受氧化还原信号的途径。南京农业大学师资博士后周恒为该论文的第一作者,谢彦杰教授为通讯作者。比利时根特大学黄晶晶博士、Patrick Willems博士和Frank Van Breusegem教授也参与了论文的撰写。该项工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金(青年基金、杰出青年基金)、中央高校基本科研业务费、比利时弗莱芒研究基金会等的资助。

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1360138522003065

审核:屈勇、赵烨烨

校对:崔滢

编辑:郭嘉宁

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