钙调素参与拟南芥根细胞增殖及幼苗对外源脱落酸的敏感性反应过程.pdfVIP

生物化学与生物物理进展 Progress in Biochemistry and Biop hys ics 201 1, 38(1): 36~45 调素参与拟南芥根细胞增殖及幼苗对 外源脱落酸的敏感性反应过程* ** ** *** 玉豆 韩书云 赵军峰 高英杰 孙大业 崔素娟 ( 北师范大学生命科学学院，河北省分子细胞生物学重点实验室，石家庄0500 16) 摘要 钙调素作为真核细胞的重要信号蛋白，在真核生物正常及逆境条件下的生长发育中发挥着重要作用 研究报道钙调素 可促进离体培养的高等动植物细胞的增殖，但有关钙调素蛋白在植物体内的细胞增殖功能尚未见报道 特别是拟南芥基因组 中存在7 个编码经典钙调素亚 的基因，多数编码基因的功能有待进一步探究 首先借助常用的钙调素拮抗剂W7 进行药理 学实验，结果表明，野生 拟南芥幼苗根的生长受到了明显的抑制，根尖分生区的面积变小、细胞数目明显减少，根尖分生 区中细胞分裂标记基因 ; 的表达受到了明显抑制，这表明在根尖分生区W7 可能通过对活性钙调素的抑制作用影响 CY CB1 1 了根尖分生区域的细胞增殖，而根尖分生区正常的细胞增殖需要一定量活性钙调素蛋白的存在 脱落酸(ABA)是植物逆境下 的重要激素，在植物种子萌发及幼苗生长发育中发挥着重要作用，W7 存在下的拟南芥幼苗对ABA 的敏感性下降 借助反 向遗传学手段获得了拟南芥中三个编码典 钙调素蛋白基因的三重缺失突变体cam234 ，蛋白质印迹结果表明三重缺失突变 体中钙调素蛋白的含量明显降低 相同培养条件下与野生 相比，三重突变体幼苗根长变短，并且幼苗对ABA 敏感性也表 现下降趋势，暗 着这三个基因编码的钙调素蛋白可能参与了根分生区域细胞增殖过程及幼苗对脱落酸的敏感性反应，讨论 了钙调素的细胞增殖功能及与幼苗对脱落酸的敏感性反应间的关系 关键词 钙调素拮抗剂W7 ，脱落酸(ABA)，拟南芥，根尖，细胞增殖，钙调素cam234 三重突变体 学科分类号 Q291 DOI: 10.3724/SP.J.1206.20 10.00441 Ca2+ 作为第二信使，在植物生长和发育过程中 存在着7 个典 的CaM 编码基因(A tCaM1～7)，这 发挥重要的作用 许多环境刺激均能够引起胞内钙 7 个基因所编码的钙调素蛋白被分为4 个亚 [8-11]， 离子浓度的变化，如热、风、冷、光、触摸、伤 4 个亚 CaM 在氨基酸序列上高度保守，相互间 [1-4] 害、盐胁迫等都能引起胞内钙离子浓度的升高 . 仅有1～5 个氨基酸的差异，与人类中的CaM 蛋白 这些报道暗 着Ca2+ 可能参与并调节了细胞的许 相比，氨基酸一致率可达到90%左右 此外，拟 多基本生命活动 Ca2+ 信号产生后，需要被下游的 南芥中还存在着约50 种 CMLs 基因，这些CMLs 受体识别并传递，目前已报道的Ca2+ 受体主要有 蛋白均至少含有一个预测的EF 手 钙离子结合结 钙依赖蛋白激酶(Ca2+-dependent protein kinases， 构域，氨基酸序列上与典 的CaM 相比约有 16% CDPKs 或 CPKs)，钙调磷酸酶 B 亚基样蛋白 的一致性[12] 拟南芥中拥有如此众多的CaMs 及 (calcinurium B-like ，CBLs)，钙调素(calmodulins ， CMLs 暗 着它们的重要性及在功能上可能存在着 CaMs)和钙调素样蛋白(CaM-like ，CMLs)，其中动 物CaM 自20 世纪60 年代末被发现以来，一直是 * 国家重大科学研究计划项目课题(2006CB9 10605), 教育部新世纪 人们关注的热点信号蛋白，主要 钙调素蛋白的结 优秀人才支持计划(NCET-06-0256)和 北省自然科学杰出青年项目 构、生化特性、结合蛋白的检测及功能等方面进行 (C200900