Растительный пептидный гормон
Передача сигналов пептидов играет значительную роль в различных аспектах роста и развития растений, а специфические рецепторы для различных пептидов были идентифицированы как мембрано-локальные рецепторные киназы, крупнейшее семейство рецептороподобных молекул в растениях. Сигнальные пептиды включают членов следующих семейств белков.
- Системин — небольшой полипептид, действующий как сигнал на большие расстояния для активации химической защиты от травоядных. Это был первый растительный гормон, который оказался пептидом . Системин индуцирует выработку белковых защитных соединений, называемых ингибиторами протеазы . Системин впервые был обнаружен в томата листьях . Было обнаружено, что это пептид из 18 аминокислот, процессированный с С-конца предшественника из 200 аминокислот, который называется просистемином. [ 1 ]
- CLV3 Семейство пептидов, родственных /ESR («CLE») — CLV3 кодирует небольшой секретируемый пептид, который действует как лиганд короткого действия по отношению к мембраносвязанному рецептору CLV1, подобно киназе, который вместе с CLV2 (рецептороподобным белком) функционирует для поддержания ствола. клеточный гомеостаз Arabidopsis апикальных меристем побегов . Хотя белок области, окружающей зародыш кукурузы (ESR). [ 2 ] и CLV3 очень разные, они оба являются членами семейства пептидов CLE, учитывая, что они имеют общую короткую консервативную последовательность из 14 аминокислот в карбокси-концевой области. [ 3 ] На сегодняшний день идентифицировано более 150 сигнальных пептидов CLE. [ 4 ] [ 5 ] Эта протеолитически обработанная биоактивная область важна как для стимулирования, так и для ингибирования клеточной дифференцировки как в апикальной, так и в камбиальной меристеме. [ 6 ] Недавно было обнаружено, что CLE25 может действовать как сигнал на большие расстояния, передающий водный стресс от корней к листьям. [ 7 ]
- ENOD40 — ранний ген нодулина, отсюда ENOD, который предположительно кодирует два небольших пептида, один из 12, а другой из 18 аминокислотных остатков. Существуют разногласия относительно того, ответственны ли за биологическую активность мРНК или сами пептиды. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Было показано, что оба пептида «in vivo» связываются с субъединицей сахарозосинтазы массой 93 кДа, важным компонентом метаболизма сахарозы. [ 9 ] Разложение сахарозы является ключевым этапом фиксации азота и необходимым условием для нормального развития клубеньков. [ 12 ]
- Фитосульфокин (PSK) — впервые был идентифицирован как «кондиционирующий фактор» в культурах клеток спаржи и моркови. [ 13 ] [ 14 ] Биоактивный пептид из пяти аминокислот (PSK) протеолитически процессируется из пептида, секретируемого предшественником ~80 аминокислот. [ 15 ] Было продемонстрировано, что PSK способствует клеточной пролиферации и трансдифференцировке. Было продемонстрировано, что PSK связывается с мембраносвязанным рецептором LRR, таким как киназа (PSKR). [ 16 ]
- POLARIS (PLS) — Пептид PLS имеет предполагаемую длину в 36 аминокислот, однако не обладает сигналом секреции, что позволяет предположить, что он функционирует внутри цитоплазмы. Сам пептид PLS еще не был биохимически выделен, однако мутанты с потерей функции гиперчувствительны к цитокинину со сниженной чувствительностью к ауксину. В процессе развития он участвует в васкуляризации, продольном расширении клеток и увеличении радиального расширения. [ 17 ]
- Фактор быстрого подщелачивания (RALF) — пептид из 49 аминокислот, который был идентифицирован при очистке системина из листьев табака. Он вызывает быструю алканизацию среды и не активирует защитные реакции, как системин. [ 18 ] кДНК предшественника RALF томата кодирует полипептид из 115 аминокислот, содержащий аминоконцевую сигнальную последовательность с биоактивным пептидом RALF, кодируемым на карбокси-конце. Неизвестно, как зрелый пептид RALF образуется из его предшественника, но двухосновный аминокислотный мотив (типичный для сайтов узнавания процессинговых ферментов у дрожжей и животных) расположен на два остатка выше аминоконца зрелого RALF. Было обнаружено, что RALF связывается с потенциальным комплексом мембраносвязанных рецепторов, содержащим белки размером 25 кДа и 120 кДа. [ 19 ]
- SCR/SP11 — небольшие полиморфные пептиды, продуцируемые тапетальными клетками пыльников и участвующие в самонесовместимости видов Brassica . [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] Этот секретируемый полипептид имеет длину от 78 до 80 аминокислотных остатков. В отличие от других пептидных гормонов, дальнейшего посттрансляционного процессинга не происходит, за исключением удаления N-концевого сигнального пептида. SCR/SP11, как и другие небольшие пептидные гормоны, связывается с мембраносвязанным рецептором LRR, таким как киназа (SRK). [ 23 ] [ 24 ]
- ROTUNDIFOLIA4/DEVIL1 ( ROT4/DVL1 ) — ROT4 и DVL1 представляют собой пептиды из 53 и 51 аминокислоты соответственно, которые имеют высокую степень гомологии последовательностей . Они являются двумя членами семейства пептидов, состоящего из 23 членов. ROT4 и DVL1 участвуют в регуляции пролиферации полярных клеток на продольной оси органов. [ 25 ] [ 26 ]
- Соцветие с дефицитом опадения (IDA) - семейство секретируемых пептидов, которые, как установлено, участвуют в опадении лепестков. Пептиды состоят из 77 аминокислот в длину и обладают сигналом секреции на аминоконце. Подобно семейству пептидов CLE, эти белки имеют консервативный карбокси-концевой домен, граничащий с потенциально расщепляемыми основными остатками. Эти белки секретируются клетками зоны отторжения цветка. [ 27 ] Исследования показывают, что LRR-RLK, связанный с мембраной HAESA, вероятно, является рецептором этого пептида, поскольку он также экспрессируется в зоне отторжения цветочного органа. [ 28 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ МакГерл Б., Пирс Г., Ороско-Карденас М., Райан К.А. (март 1992 г.). «Структура, экспрессия и антисмысловое ингибирование гена-предшественника системина». Наука . 255 (5051): 1570–3. Бибкод : 1992Sci...255.1570M . дои : 10.1126/science.1549783 . ПМИД 1549783 .
- ^ Опсал-Ферстад Х.Г., Ле Дёнф Э., Дюма К., Роговский П.М. (июль 1997 г.). «ZmEsr, новый ген, специфичный для эндосперма, экспрессируемый в ограниченной области вокруг эмбриона кукурузы» . Плант Дж . 12 (1): 235–46. дои : 10.1046/j.1365-313x.1997.12010235.x . ПМИД 9263463 .
- ^ Шарма В.К., Рамирес Дж., Флетчер Дж.К. (февраль 2003 г.). « Гены Arabidopsis CLV3-подобные (CLE) экспрессируются в различных тканях и кодируют секретируемые белки» (PDF) . Завод Мол. Биол . 51 (3): 415–25. дои : 10.1023/A:1022038932376 . ПМИД 12602871 . S2CID 814123 .
- ^ Кок Дж. М., Маккормик С. (июль 2001 г.). «Большое семейство генов, имеющих гомологию с CLAVATA3» . Физиол растений . 126 (3): 939–42. дои : 10.1104/стр.126.3.939 . ПМК 1540125 . ПМИД 11457943 .
- ^ Олкерс К., Гоффард Н., Вейлер Г.Ф., Грессхофф П.М., Матезиус Ю., Фрики Т. (2008). «Биоинформатический анализ семейства сигнальных пептидов CLE» . BMC Завод Биол . 8 :1. дои : 10.1186/1471-2229-8-1 . ПМК 2254619 . ПМИД 18171480 .
- ^ Уитфорд Р., Фернандес А., Де Гроодт Р., Ортега Э., Хилсон П. (ноябрь 2008 г.). «Растительные CLE-пептиды двух различных функциональных классов синергически индуцируют деление сосудистых клеток» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 105 (47): 18625–30. Бибкод : 2008PNAS..10518625W . дои : 10.1073/pnas.0809395105 . ПМК 2587568 . ПМИД 19011104 .
- ^ Такахаси, Фуминори; Осакабе, Юрико; Кондо, Юки; Дохмаэ, Фукуда, Хироо; Ямагути-Синозаки, Шинозаки, Кадзуо (2018). кислота в передаче сигналов на большие расстояния». Природа . 556 (7700): 235–238. Бибкод : 2018Natur.556..235T . doi : /s41586-018-0009-2 . ISSN 0028-0836 . PMID 29618812. 10.1038 S2CID 4598494 .
- ^ Кампаланс А., Кондороси А., Креспи М. (апрель 2004 г.). «Enod40, короткая открытая рамка считывания, содержащая мРНК, индуцирует цитоплазматическую локализацию ядерного РНК-связывающего белка у Medicago truncatula» . Растительная клетка . 16 (4): 1047–59. дои : 10.1105/tpc.019406 . ПМК 412876 . ПМИД 15037734 .
- ^ Jump up to: а б Рериг Х., Джон М., Шмидт Дж. (декабрь 2004 г.). «Модификация сахарозосинтазы сои путем S-тиолирования пептидом А ENOD40». Биохим. Биофиз. Рез. Коммун . 325 (3): 864–70. дои : 10.1016/j.bbrc.2004.10.100 . hdl : 11858/00-001M-0000-0012-3B5C-C . ПМИД 15541370 .
- ^ Рориг Х, Шмидт Дж, Миклашевичс Э, Шелл Дж, Джон М (февраль 2002 г.). «Соевый ENOD40 кодирует два пептида, которые связываются с синтазой сахарозы» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 99 (4): 1915–20. Бибкод : 2002ПНАС...99.1915Р . дои : 10.1073/pnas.022664799 . ПМК 122294 . ПМИД 11842184 .
- ^ Гуццо Ф., Порталуппи П., Гризи Р. и др. (февраль 2005 г.). «Уменьшение размера клеток, индуцированное enod40 у Arabidopsis thaliana » . Дж. Эксп. Бот . 56 (412): 507–13. дои : 10.1093/jxb/eri028 . ПМИД 15557291 .
- ^ Гордон А.Дж., Минчин Ф.Р., Джеймс К.Л., Комина О. (июль 1999 г.). «Сахарозосинтаза в клубеньках бобовых необходима для фиксации азота» . Физиол растений . 120 (3): 867–78. дои : 10.1104/стр.120.3.867 . ПМК 59326 . ПМИД 10398723 .
- ^ Беллинкампи Д., Морпурго Г. (1987). «Кондиционирующий фактор, влияющий на рост растительных клеток в культуре». Наука о растениях . 51 : 83–91. дои : 10.1016/0168-9452(87)90223-8 .
- ^ Бирнберг П.Р., Сомерс Д.А., Бреннер М.Л. (1988). «Характеристика кондиционирующих факторов, которые увеличивают образование колоний из протопластов черной мексиканской сладкой кукурузы». Дж. Физиол растений . 132 (3): 316–21. дои : 10.1016/s0176-1617(88)80113-5 .
- ^ Ян Х., Мацубаяси Ю., Накамура К., Сакагами Ю. (ноябрь 1999 г.). «Ген Oryza sativa PSK кодирует предшественник фитосульфокина-альфа, сульфатированного пептидного фактора роста, обнаруженного в растениях» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 96 (23): 13560–5. Бибкод : 1999PNAS...9613560Y . дои : 10.1073/pnas.96.23.13560 . ПМК 23987 . ПМИД 10557360 .
- ^ Мацубаяси Ю, Сакагами Ю (май 2000 г.). «Рецепторы массой 120 и 160 кДа эндогенного митогенного пептида фитосульфокина-альфа в плазматических мембранах риса» . Ж. Биол. Хим . 275 (20): 15520–5. дои : 10.1074/jbc.275.20.15520 . ПМИД 10809784 .
- ^ Топпинг Дж. Ф., Линдси К. (октябрь 1997 г.). «Маркеры-ловушки промотора дифференцируют структурные и позиционные компоненты полярного развития арабидопсиса » . Растительная клетка . 9 (10): 1713–25. дои : 10.1105/tpc.9.10.1713 . ПМК 157016 . ПМИД 9368412 .
- ^ Пирс Дж., Моура Д.С., Стратманн Дж., Райан К.А. (октябрь 2001 г.). «RALF, полипептид массой 5 кДа, повсеместно встречающийся в растениях, останавливает рост и развитие корней» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 98 (22): 12843–7. Бибкод : 2001PNAS...9812843P . дои : 10.1073/pnas.201416998 . ПМК 60141 . ПМИД 11675511 .
- ^ Шеер Дж. М., Пирс Дж., Райан Калифорния (июль 2005 г.). «LeRALF, растительный пептид, который регулирует рост и развитие корней, специфически связывается с белками мембраны клеточной поверхности массой 25 и 120 кДа Lycopersicon peruvianum». Планта . 221 (5): 667–74. дои : 10.1007/s00425-004-1442-z . ПМИД 15909150 . S2CID 19306127 .
- ^ Шопфер Ч.Р., Насралла М.Э., Насралла Дж.Б. (ноябрь 1999 г.). «Мужской детерминант самонесовместимости у Brassica ». Наука . 286 (5445): 1697–700. дои : 10.1126/science.286.5445.1697 . ПМИД 10576728 .
- ^ Сузуки Г., Кай Н., Хиросе Т. и др. (сентябрь 1999 г.). «Геномная организация локуса S: идентификация и характеристика генов в области SLG/SRK гаплотипа S (9) Brassica Campestris (син. rapa)» . Генетика . 153 (1): 391–400. дои : 10.1093/генетика/153.1.391 . ПМЦ 1460755 . ПМИД 10471721 .
- ^ Такаяма С., Шиба Х., Ивано М. и др. (февраль 2000 г.). «Пыльцевый определитель самонесовместимости Brassica Campestris » . Учеб. Натл. акад. наук. США . 97 (4): 1920–5. Бибкод : 2000PNAS...97.1920T . дои : 10.1073/pnas.040556397 . ПМЦ 26537 . ПМИД 10677556 .
- ^ Такаяма С., Симосато Х., Сиба Х. и др. (октябрь 2001 г.). «Прямое взаимодействие комплекса лиганд-рецептор контролирует Brassica самонесовместимость ». Природа . 413 (6855): 534–8. Бибкод : 2001Natur.413..534T . дои : 10.1038/35097104 . ПМИД 11586363 . S2CID 4419954 .
- ^ Качру А., Шопфер Ч.Р., Насралла М.Е., Насралла Дж.Б. (сентябрь 2001 г.). «Аллель-специфические взаимодействия рецептора и лиганда при Brassica самонесовместимости ». Наука . 293 (5536): 1824–6. Бибкод : 2001Sci...293.1824K . дои : 10.1126/science.1062509 . ПМИД 11546871 . S2CID 21033636 .
- ^ Нарита Н.Н., Мур С., Хоригучи Г. и др. (май 2004 г.). «Сверхэкспрессия нового небольшого пептида ROTUNDIFOLIA4 уменьшает пролиферацию клеток и изменяет форму листьев Arabidopsis thaliana ». Плант Дж . 38 (4): 699–713. дои : 10.1111/j.1365-313X.2004.02078.x . ПМИД 15125775 .
- ^ Вэнь Дж., Лиз К.А., Уокер Дж.К. (март 2004 г.). «DVL, новый класс малых полипептидов: сверхэкспрессия изменяет развитие Arabidopsis » . Плант Дж . 37 (5): 668–77. дои : 10.1111/j.1365-313x.2003.01994.x . ПМИД 14871303 .
- ^ Бутенко М.А., Паттерсон С.Е., Грини П.Е. и др. (октябрь 2003 г.). «Соцветие, лишенное опадения, контролирует опадение цветочных органов у Arabidopsis и идентифицирует новое семейство предполагаемых лигандов у растений» . Растительная клетка . 15 (10): 2296–307. дои : 10.1105/tpc.014365 . ЧВК 197296 . ПМИД 12972671 .
- ^ Джинн Т.Л., Стоун Дж.М., Уокер Дж.К. (январь 2000 г.). «HAESA, Arabidopsis богатая лейцином повторяющаяся киназа рецептора , контролирует опадение органов цветка» . Генс Дев . 14 (1): 108–17. ПМК 316334 . ПМИД 10640280 .