Передача сигналов кальция у арабидопсиса

Передача сигналов кальция у арабидопсиса - это кальцием опосредованный сигнальный путь, , который используют растения Arabidopsis для реагирования на стимулы. На этом пути, CA ²⁺ Работает в качестве иона в дальней связи, что позволяет быстро общаться по всему заводу. Системные изменения в метаболитах, таких как глюкоза и сахароза, занимают несколько минут после стимула , но генов транскрипция происходит в течение нескольких секунд. ^{[ 1 ]} Потому что гормоны , пептиды и РНК проходят через сосудистую систему на более низких скоростях, чем реакция растений на раны, указывает на то, что СА ²⁺ Должен быть вовлечен в быстрое распространение сигнала. ^{[ 1 ]} Вместо локальной связи с близлежащими клетками и тканями, CA ²⁺ Использует массовый поток внутри сосудистой системы, чтобы помочь с быстрым переносом по всему заводу . Калифорнийский ²⁺ Перемещение через ксилема и флоэму действует через рецепторную систему «сигнатуры кальция» в клетках, где они интегрируют сигнал и реагируют с активацией защитных генов. ^{[ 2 ]} Эти сигнатуры кальция кодируют информацию о стимуле, позволяя реакции растения удовлетворить тип стимула.

Кальциевая рана/повреждение реакция

Различные виды стимулов приводят к различным реакциям в растении Arabidopsis . Рана повреждение или растения вызывает изменения поверхностного потенциала (осы) , которые служат предупреждением для неповрежденных тканей. Этот ответ раны приводит к плазматической мембраны деполяризации , H+ и CA ²⁺ Отток и приток K+, вызывая потенциал действия . Этот потенциал действия вызывает CA ²⁺ Цитозольная концентрация для увеличения, поэтому посылает кальций в флоэму, где распространяется сигнализация, и по мере его прибытия в системные ткани. Из -за различных стимулов, воспринимаемых растением, абиотическое и биотическое стресс приводит к различным амплитудам , продолжительности, частотам и локализациям СА ²⁺ концентрации. Эти «сигнатуры кальция» кодируют информацию о природе стимула, и различные сигнатуры определяются различными датчиками . ^{[ 2 ]} С травоядным является абиотическим стрессором, CA ²⁺ чувствую регуляторный убиквитина белок кальмодулина , который фосфорилирует Jav1. В свою очередь, это универсает JAV1, поэтому он больше не ингибирует биосинтез JA, давая быстрое увеличение гормона JA. Это увеличение сигнализирует о системе защиты, чтобы начать транскрибирование индуцируемых генов защиты JA от травоядных. ^{[ 3 ]} Сообщения предупреждения генерируются и распространяются по всему растению в неповрежденные ткани через осы, CA ²⁺и гормональные сигналы, поиск как да. ^{[ 2 ]}

Кальций холодный ответ

Когда растение арабидопсиса подвергается холодным температурам, оно вызывает гены холодного ответа. Для экспрессии холодных генов, рецепторы Cold1, которые присутствуют на растениях поверхности, ощущают холодную температуру и активируют CA ²⁺ Каналы , эти каналы включают в себя: MCA1, MCA2 и другие неопределенные каналы. Активация Ca ²⁺ каналы позволяют CA ²⁺ перемещаться в клетку и увеличить клеточную CA ²⁺ концентрация . ^{[ 4 ]} Концентрация и продолжительность CA ²⁺ Внутри клетки определяются растениями, акклиматизирующимися к температуре, а также интенсивностью и продолжительностью холодной продолжительности. ^{[ 5 ]} Во время увеличения ок ²⁺ концентрации, ок ²⁺ используется в качестве второго мессенджера для увеличения концентрации CA ²⁺ Зависимая протеинкиназа ( CPK ). В время увеличения Ca ²⁺ концентрации, ок ²⁺ Также связывается с кальмодулином на CRLK и ATSR1/ CAMTA3 . Активация CRLK вызывает каскад MAPK , который активирует путь MAPK, сигнализируя о подавлении деградации ICE1: ICE1 кодирует фактор транскрипции , который способствует производству генов CBF/ DREB . ^{[ 5 ]} ATSR1 также связывается с промоторной областью CBF и способствует экспрессии гена CBF. ^{[ 4 ]} Белки транскрипции CBF и DREB затем синтезируются и связываются с промотором генов, индуцированных холодом, DRE и CRT . ^{[ 6 ]} Связывание с промоторной областью генов, вызванных холодом, увеличивает скорость транскрипции холодных генов, что позволяет растению Arabidopsis стать более акклиматизированным к холоду. Это ок ²⁺ Сигнальный каскад и транскрипция холодных генов в ответ на холодные температуры позволяют выживать растения.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} Джонс С., Хагихара Т., Тойота М., Гилрой С. (апрель 2021 г.). «Быстрый и яростный: быстрая сигнализация на большие расстояния у растений» . Физиология растений . 185 (3): 694–706. doi : 10.1093/plphys/kiaa098 . PMC 8133610 . PMID 33793939 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Savatin DV, Gramegna G, Modesti V, Cervone F (2014). «Рань в растительной ткани: защита опасного прохода» . Границы в науке о растениях . 5 : 470. DOI : 10.3389/fpls.2014.00470 . PMC 4165286 . PMID 25278948 .
^ Yan C, Fan M, Yang M, Zhao J, Zhang W, Su Y, et al. (Апрель 2018). "Травма активирует ок ²⁺/Кальмодулин-зависимое фосфорилирование комплекса Jav1-jaz8-wrky51 для биосинтеза джассоната » . Молекулярная клетка . 70 (1): 136–149.e7. Doi : 10.1016/j.molcel.2018.03.013 . PMID 29625034 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Юань П., Ян Т., Пувая Б.В. (декабрь 2018 г.). «Опосредованный кальцием, опосредованным реакцией растений на холодный стресс» . Международный журнал молекулярных наук . 19 (12): 3896. DOI : 10.3390/IJMS19123896 . PMC 6320992 . PMID 30563125 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Zarka DG, Vogel JT, Cook D, Thomashow MF (октябрь 2003 г.). «Холодная индукция генов CBF Arabidopsis включает в себя множественные элементы промотора CBF (индуктор экспрессии CBF) и холодную регуляторную схему, которая десенсибилизируется низкой температурой» . Физиология растений . 133 (2): 910–918. doi : 10.1104/pp.103.027169 . PMC 219064 . PMID 14500791 .
^ Chinnusamy V, Ohta M, Kanrar S, Lee BH, Hong X, Agarwal M, Zhu JK (апрель 2003 г.). «ICE1: регулятор транскриптома, вызванного холодом, и замораживающей терпимости у Arabidopsis» . Гены и развитие . 17 (8): 1043–1054. doi : 10.1101/gad.1077503 . PMC 196034 . PMID 12672693 .

[Johns_2021-1] Jump up to: ^а ^{беременный} Джонс С., Хагихара Т., Тойота М., Гилрой С. (апрель 2021 г.). «Быстрый и яростный: быстрая сигнализация на большие расстояния у растений» . Физиология растений . 185 (3): 694–706. doi : 10.1093/plphys/kiaa098 . PMC 8133610 . PMID 33793939 .

[Savatin_2014-2] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Savatin DV, Gramegna G, Modesti V, Cervone F (2014). «Рань в растительной ткани: защита опасного прохода» . Границы в науке о растениях . 5 : 470. DOI : 10.3389/fpls.2014.00470 . PMC 4165286 . PMID 25278948 .

[3] Yan C, Fan M, Yang M, Zhao J, Zhang W, Su Y, et al. (Апрель 2018). "Травма активирует ок ²⁺/Кальмодулин-зависимое фосфорилирование комплекса Jav1-jaz8-wrky51 для биосинтеза джассоната » . Молекулярная клетка . 70 (1): 136–149.e7. Doi : 10.1016/j.molcel.2018.03.013 . PMID 29625034 .

[Yuan_2018-4] Jump up to: ^а ^{беременный} Юань П., Ян Т., Пувая Б.В. (декабрь 2018 г.). «Опосредованный кальцием, опосредованным реакцией растений на холодный стресс» . Международный журнал молекулярных наук . 19 (12): 3896. DOI : 10.3390/IJMS19123896 . PMC 6320992 . PMID 30563125 .

[Zarka_2003-5] Jump up to: ^а ^{беременный} Zarka DG, Vogel JT, Cook D, Thomashow MF (октябрь 2003 г.). «Холодная индукция генов CBF Arabidopsis включает в себя множественные элементы промотора CBF (индуктор экспрессии CBF) и холодную регуляторную схему, которая десенсибилизируется низкой температурой» . Физиология растений . 133 (2): 910–918. doi : 10.1104/pp.103.027169 . PMC 219064 . PMID 14500791 .

[6] Chinnusamy V, Ohta M, Kanrar S, Lee BH, Hong X, Agarwal M, Zhu JK (апрель 2003 г.). «ICE1: регулятор транскриптома, вызванного холодом, и замораживающей терпимости у Arabidopsis» . Гены и развитие . 17 (8): 1043–1054. doi : 10.1101/gad.1077503 . PMC 196034 . PMID 12672693 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]