酰基辅酶a结合蛋白帮助植物“脱脂”逆境

脂肪酸是构成甘油三酯和膜磷脂的基石,是所有生命形式所必需的。考虑到它们的化学惰性,脂肪酸需要被激活成更水溶性的形式(如酰基辅酶a酯),然后才能用于复杂的脂质组装、细胞能量生成或转化为其他代谢物。为了参与这样的生理过程,酰基辅酶a酯必须从新创生物合成,即植物中的质体,到不同的亚细胞位置,如细胞质、内质网、质膜和过氧化物酶体,在那里它们与酰基辅酶a结合蛋白(ACBP)家族的特定成员结合。通过这种可逆的脂蛋白结合,酰基辅酶a酯被保护免受水解降解。反过来,细胞膜的构象和与之相关的酶不受类似洗涤剂的酰基辅酶a酯的有害活性的影响,酰基辅酶a酯在结构上类似于肥皂(脂肪酸盐)。

除了公认的acbp作为脂质“伴侣”的普遍功能外,越来越多的证据表明,acbp在高等植物中影响这些无根生物在生物入侵或环境胁迫下的生存。陆生植物似乎受益于不同ACBP成员的进化(例如,拟南芥和水稻分别有6个ACBP成员作为双子叶和单子叶模式物种的代表),这些成员可能对不同的配体具有独特的广泛选择性,其中一些配体是植物信号传导的重要信使。例如,花生四烯酸是一种病原体分泌的脂质,植物中自然不存在,但拟南芥ACBP3对其衍生物(花生四烯酰基辅酶a)的识别是否会开启防御措施?结果表明,不含ACBP3的拟南芥突变体对真菌坏死性病原体的耐受性更强葡萄孢菌但对细菌生物营养病原体的耐受性较差,反之亦然转基因拟南芥acbp3过表达物这些观察结果表明ACBP3参与了多种防御相关的信号传导,以应对不同的病原体。

在零下的温度下,冰冻对植物造成了严重的伤害,植物有先天的能力产生磷脂酸(PA),作为膜磷脂酰胆碱(PC)分解的警告信号。在拟南芥中,ACBP6结合PC并诱导磷脂酶Dδ的表达,从而在冰冻胁迫下产生PA。因此,acbp6过表达的拟南芥比野生型更具抗冻性。在另一项研究中,在ACBP1缺失后,拟南芥具有更高的抗冻性,ACBP1可以结合PC和PA。ACBP1通过与磷脂酶Dα1的蛋白-蛋白相互作用,促进有害PA的产生,在冷冻和冷冻后恢复过程中破坏膜结构。这种有害的影响可以减轻acbp1突变体。除了寒冷期,植物还面临缺水的压力,在此期间,它们面临着吸入二氧化碳进行光合作用和气孔打开时失去水分的两难境地。通过过表达ACBP2,转基因拟南芥植株通过更好地调节气孔关闭而获得更强的耐旱性通过一种由脱落酸激素介导的信号通路。有趣的是,拟南芥ACBP2及其同源物ACBP1除了结合脂质外,还结合重金属离子。因此,ACBP1和ACBP2在转基因拟南芥中的过表达分别促进了对铅(II)和镉(II)的耐受性。

由于拟南芥acbp在植物胁迫下具有重要作用,因此对其在经济作物中的同源物的研究正在进行中,这可能成为对重要农学性状进行遗传操作以提高逆境下作物生产力的有希望的目标。官方manbetx手机版

Shiu-Cheung肺Mee-Len Chye
生物科学学院
香港大学
薄扶林,中国香港

出版

植物酰基辅酶a结合蛋白的多功能性及其在脂质代谢中的意义。
龙SC,蔡ML
生物化学学报,2015年12月31日

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