Jump to content

Транспортер K+ с высоким сродством HAK5

(Перенаправлено с HAK5 )
На этом изображении показано, как HAK5 активируется только тогда, когда растение находится в среде с низким содержанием калия, что затем увеличивает сродство клеток к ионам калия.
Это белковая последовательность High Affinity K. + транспортер, ХАК5.

Высокая близость К + Транспортер HAK5 транспортный белок, обнаруженный на клеточной поверхности мембраны растений в условиях дефицита калия. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Считается, что он действует как протонов и симпортер иона калия K. + . [ 4 ] Впервые обнаруженный в ячмене и получивший название HvHAK1, вскоре он был идентифицирован в модельном растении Arabidopsis thaliana и назван HAK5. [ 5 ] [ 6 ] Эти транспортеры принадлежат к подгруппе I семейства растительных белков KT-HAK-KUP с очевидной гомологией как с бактериальными, так и с грибковыми транспортными системами, которые претерпели значительную диверсификацию после завоевания земель. [ 7 ] Транспортеры КТ-ХАК-КУП — один из четырех различных типов К. + транспортер внутри клетки, но они уникальны, поскольку не имеют предполагаемого порообразующего домена, как три других; Шейкерные каналы, каналы КСО, транспортеры HKT. [ 8 ] Он активируется, когда растение расположено в низинной почве с низкой концентрацией калия, и было показано, что он находится в более высокой концентрации в эпидермисе и сосудистой сети K. + лишенные растения. Включаясь, он увеличивает сродство (усвоение) растениями калия . Калий играет жизненно важную роль в росте, размножении и размножении растений. [ 9 ] иммунитет, ионный гомеостаз и осмос , обеспечивающие выживание растений. Это самая высокая катионная молекула в растении, на которую приходится 10% сухой массы растения, что делает ее поглощение растением важным. [ 8 ] Каждый вид растений имеет свой собственный транспортер HAK5, специфичный для этого вида и имеющий разные уровни сродства к K. + . [ 2 ] Для работы и активации транспортера HAK5 внешняя концентрация K + должно быть ниже 10 мкм и до 200 мкм. У растений Arabidopsis, когда внешняя концентрация калия ниже 10 мкМ, только HAK5 участвует в поглощении K. + , то от 10 до 200 мкм HAK5 и AKT1 участвуют в поглощении K + . [ 10 ] HAK5 связан с киназой CBL9/CIPK23, хотя механизм этого еще не изучен. [ 11 ]

Взаимодействие

[ редактировать ]

Высокая близость К + транспортер взаимодействует со следующими белками

Активация

[ редактировать ]

CIPK23 фосфорилирует HAK5, фосфорилирование активирует HAK5 для поглощения K. + . HAK5 положительно контролируется комплексами CIPK23- CBL 1-9, Ca 2+ связывается с CBL1-9, который затем соединяется с CIPK23, образуя комплекс CIPK23/CBL, затем комплекс инициирует активацию белка-переносчика HAK5 путем фосфорилирования N-конца HAK5. [ 12 ]

Этот механизм действует аналогично ATK1 (еще один K + транспортер) активируется, однако единственное отличие состоит в том, что ATK1 взаимодействует только с CBL1 и CBL9, тогда как HAK5 взаимодействует с CBL1, CBL8, CBL9 и CBL10. [ 12 ]

Высокая близость К + транспортер HAK5 влияет на несколько функций растения при низких концентрациях калия;

Более высокий уровень калия в корнях обеспечивает больший фотосинтез в листьях, помогая контролировать осмос, происходящий во всех клетках. [ 13 ] Контролируя калий, транспортер калия HAK5 играет важную роль в осмосе и создает большой приток молекул воды к растению, чтобы обеспечить его выживание. [ 4 ] [ 14 ] Увеличивая сродство поглощения калия растением, он снижает концентрацию воды внутри клетки. Это увеличивает концентрацию растворенного вещества снаружи, создавая гипотоническое растворенное вещество. Затем вода попадает в растительную клетку посредством осмоса.

Ионный гомеостаз

[ редактировать ]

Клеточная мембрана состоит из множества транспортных белков, которые обеспечивают транспортировку ионов, поскольку ионы не могут просто пройти через градиент из-за своего заряда. [ 15 ] Высокая близость К + транспортер HAK5 важен для регуляции K + ионы внутри клетки. Когда не хватает К. + транспортер HAK5 активируется для захвата K + . Это происходит при высокой засоленности почвы, что часто случается в растениеводстве. [ 16 ] Если почва имеет повышенное засоление , это означает Na + из NaCl конкурирует с K + для поглощения, поскольку они представляют собой аналогичные ионы и используют одни и те же переносчики. Однако К. + отвечает за активацию более 50 ферментов, которые Na + не может быть заменой. [ 17 ] С транспортерами HAK5 эта конкуренция снижается, так как для K есть специальный транспортер. + это обеспечивает его усвоение. Транспортер для К + гарантирует, что К. + и На + поддерживать гомеостаз в растении. К + требуется для изменений окружающей среды, таких как помещение растения в ситуацию с более высокой соленостью. [ 18 ] К + гарантирует, что растения смогут адаптироваться к этим изменениям. Единственный способ получить этот K + в то время как в условиях высокой солености количество регулируется транспортерами HAK5, поскольку он включается только при низкой концентрации K. + в почве. [ 18 ]

Иммунный ответ

[ редактировать ]

HAK5 связан с профилактикой заболеваний, поскольку при недостатке K + или питательных веществ внутри растения или клетки, стимулируется рост бактерий. [ 4 ] [ 14 ] К + важен для генерации распознавания PAMP (патоген-ассоциированных молекулярных структур ), который участвует во врожденной иммунной системе живых клеток. PAMP — это основные молекулы, управляющие врожденной иммунной системой. Они состоят либо из гликанов , либо из гликоконъюгатов и соединяются с рецепторами распознавания образов (PRR), чтобы инициировать иммунный ответ. Они посылают сигналы клеткам-хозяевам, показывая наличие патогена. Один из лучших PRR — FLS2; он связывается с flg22 ( флагеллином сигнальные реакции, такие как киназные каскады, выработка активных форм кислорода ), и уже через несколько минут стимулируются (АФК) и внеклеточное подщелачивание. Во время PAMP транспорт ионов через плазматическую мембрану важен . Одним из особенно важных ионов является K + . Потеря К. + способствует активации PAMPs. Потеря анионов способствует росту бактерий , а система PAMPs борется с чужеродными патогенами, такими как бактерии. PRR распознают PAMP при наличии инфекции внутри клетки. [ 14 ] Во время крайних ограничений K + , HAK5 единственный транспортер. Когда PAMP запускаются, большое количество K + вводятся в клетку, что сигнализирует о последующем иммунном ответе. [ 4 ] [ 14 ] В клетках животных толл-подобный рецептор TLR4 связывает бактериальный PAMP LPS ( липополисахарид ) и индуцирует отток K+ через канал MaxiK K+, активируя сигнальные каскады и высвобождая провоспалительный фактор некроза опухоли-α. HAK5 работает вместе с другими киназами, помогая при иммунный ответ внутри клетки. [ 19 ] Основной киназой, которая работает с этим транспортером, является Intergrin-Linked Kinase 1 ( ILK 1). ILK1 увеличивает количество транспортеров HAK5 на плазматической мембране во время абиотического стресса, что увеличивает приток K. + . Также было показано, что ILK1 фосфорилирует N-конец HAK5, что способствует росту растений. Фосфорилирование . помогает регулировать HAK5, а также другие комплексы, такие как CBL1 и CIPK23 Эти комплексы помогают улучшить транспорт K HAK5. + , [ 19 ] хотя истинный механизм в настоящее время неизвестен.

HAK5 важен для роста растения, особенно когда растение находится в почве с низким содержанием калия. Это связано с тем, что в этой ситуации включается транспортер HAK5, который имеет высокое сродство к поглощению калия, что важно для роста растения. Макро- и микроэлементы Bpth важны для активации ферментов, фотосинтеза и синтеза белка – всего того, что важно для обеспечения роста растения. [ 20 ] Калий рассматривается как новое удобрение для растений в районах с низким содержанием калия в почве. [ 21 ] Было доказано, что это помогает увеличить потребление воды и использование азота в зерновых в теплое время года. [ 21 ] При использовании калийных удобрений использование транспортера HAK5 уменьшится, поскольку он активируется только при низких уровнях. Однако, добавляя калий в почву, управление питательными веществами в почве будет лучше сбалансировано. [ 22 ]

  1. ^ Гирт, М. (25 февраля 2005 г.). «Функции переносчика калия AtHAK5 в индуцированном лишением K+ захвате K+ с высоким сродством и вклад K+-канала AKT1 в кинетику поглощения K+ в корнях арабидопсиса» . Физиология растений . 137 (3): 1105–1114. дои : 10.1104/стр.104.057216 . ПМЦ   1065410 . ПМИД   15734909 .
  2. ^ Перейти обратно: а б Герман, Фернандо; Ньевес-Кордонес, Мануэль; Мартинес, Висенте; Рубио, Франциско (март 2009 г.). «Дифференциальная регуляция генов HAK5, кодирующих высокоаффинные переносчики K + Thellungiella halophila и Arabidopsis thaliana». Экологическая и экспериментальная ботаника . 65 (2–3): 263–269. дои : 10.1016/j.envexpbot.2008.09.011 .
  3. ^ РАГЕЛЬ, Паула; Роденас, Рейес; ГАРСИА-МАРТИН, Елена; Андрес, Зайда; Вильялта, Ирен; Ньевес-Кордонес, Мануэль; Риверо, Роза М; МАРТИНЕС, Висенте; ПАРДО, Хосе М.; Кинтеро, Франциско Дж.; Рубио, Франциско (16 октября 2015 г.). «CIPK23 регулирует опосредованное HAK5 поглощение K+ в корнях Arabidopsis» . Физиология растений . 169 (4): 2863–2873. дои : 10.1104/стр.15.01401 . ПМЦ   4677917 . ПМИД   26474642 .
  4. ^ Перейти обратно: а б с д Меджитов Р.; Джейнвей-младший, Калифорния (2002). «Расшифровка закономерностей «я» и «чужого» с помощью врожденной иммунной системы». Наука . 296 (5566): 298–300. Бибкод : 2002Sci...296..298M . CiteSeerX   10.1.1.134.9517 . дои : 10.1126/science.1068883 . ПМИД   11951031 . S2CID   26148 .
  5. ^ Санта-Мария, GE; Рубио, Ф; Дубковский, Дж; Родригес-Наварро, А (декабрь 1997 г.). «Ген ячменя HAK1 является членом большого семейства генов и кодирует высокоаффинный переносчик калия» . Растительная клетка . 9 (12): 2281–2289. дои : 10.1105/tpc.9.12.2281 . ПМК   157074 . ПМИД   9437867 .
  6. ^ Рубио, Франциско; Санта-Мария, Гильермо Э.; Родригес-Наварро, Алонсо (май 2000 г.). «Клонирование кДНК арабидопсиса и ячменя, кодирующих транспортеры калия HAK в клетках корня и побега». Физиология Плантарум . 109 (1): 34–43. дои : 10.1034/j.1399-3054.2000.100106.x .
  7. ^ Санта-Мария, Гильермо Э.; Олиферук, Соня; Морикони, Хорхе И. (июль 2018 г.). «Переносчики КТ-ХАК-КУП в основных наземных фотосинтезирующих организмах: история двадцати лет». Журнал физиологии растений . 226 : 77–90. дои : 10.1016/j.jplph.2018.04.008 . hdl : 11336/99936 . ПМИД   29704646 . S2CID   13680714 .
  8. ^ Перейти обратно: а б Алеман, Фернандо; Кабальеро, Фернандо; Роденас, Рейес; Риверо, Роза М.; Мартинес, Висенте; Рубио, Франциско (2 сентября 2014 г.). «Точечная мутация F130S в высокоаффинном транспортере K+ AtHAK5 Arabidopsis увеличивает селективность по K+ по сравнению с Na+ и Cs+ и придает толерантность к Na+ и Cs+ дрожжам при гетерологичной экспрессии» . Границы в науке о растениях . 5 : 430. doi : 10.3389/fpls.2014.00430 . ПМЦ   4151339 . ПМИД   25228905 .
  9. ^ Хонг, Чен-Пиль; Такеши, Ёшизуми; Кондо, Юичи; Шахтман, Дэниел П.; Мацуи, Минами; Шин, Рён (сентябрь 2013 г.). «Идентификация и характеристика факторов транскрипции, регулирующих HAK5 Arabidopsis» . Физиология растений и клеток . 54 (9): 1478–1490. дои : 10.1093/pcp/pct094 . ПМИД   23825216 .
  10. ^ Гирт, Маркус (22 марта 2007 г.). «Переносчики калия в растениях - участие в приобретении, перераспределении и гомеостазе K +». Письма ФЭБС . 581 (12): 2348–2356. дои : 10.1016/j.febslet.2007.03.035 . ПМИД   17397836 . S2CID   32556947 .
  11. ^ Шерцер, Зонке; Бём, Дженнифер; Крол, Эльжбета; Шабала, Лана; Крейцер, Инес; Лариш, Кристина; Бемм, Феликс; Аль-Рашид, Халед А.С.; Шабала, Сергей; Ренненберг, Хайнц; Неер, Эрвин; Хедрих, Райнер (9 июня 2015 г.). «Киназа сенсора кальция активирует системы поглощения калия в железистых клетках венеринских мухоловок» . Труды Национальной академии наук . 112 (23): 7309–7314. Бибкод : 2015PNAS..112.7309S . дои : 10.1073/pnas.1507810112 . ПМЦ   4466697 . ПМИД   25997445 .
  12. ^ Перейти обратно: а б РАГЕЛЬ, Паула; Роденас, Рейес; ГАРСИА-МАРТИН, Елена; Андрес, Зайда; Вильялта, Ирен; Ньевес-Кордонес, Мануэль; Риверо, Роза М; МАРТИНЕС, Висенте; ПАРДО, Хосе М.; Кинтеро, Франциско Дж.; Рубио, Франциско (16 октября 2015 г.). «CIPK23 регулирует опосредованное HAK5 поглощение K+ в корнях Arabidopsis» . Физиология растений . 169 (4): 2863–2873. дои : 10.1104/стр.15.01401 . ПМЦ   4677917 . ПМИД   26474642 .
  13. ^ Лопес, М.В.; Сатти, МСП (9 февраля 1996 г.). «Кальций и калий усиливают рост и урожайность томатов в условиях стресса хлорида натрия». Наука о растениях . 114 (1): 19–27. дои : 10.1016/0168-9452(95)04300-4 .
  14. ^ Перейти обратно: а б с д Меджитов, Руслан; Джейнвей, Чарльз А. (12 апреля 2002 г.). «Расшифровка моделей «я» и «чужого» с помощью врожденной иммунной системы». Наука . 296 (5566): 298–300. Бибкод : 2002Sci...296..298M . CiteSeerX   10.1.1.134.9517 . дои : 10.1126/science.1068883 . ПМИД   11951031 . S2CID   26148 .
  15. ^ Ню, Х.; Брессан, РА; Хасэгава, премьер-министр; Пардо, Дж. М. (1 ноября 1995 г.). «Ионный гомеостаз в стрессовых условиях NaCl» . Физиология растений . 109 (3): 735–742. дои : 10.1104/стр.109.3.735 . ПМК   161372 . ПМИД   12228628 .
  16. ^ Герман, Фернандо; Ньевес-Кордонес, Мануэль; Мартинес, Висенте; Рубио, Франциско (март 2009 г.). «Дифференциальная регуляция генов HAK5, кодирующих высокоаффинные переносчики K + Thellungiella halophila и Arabidopsis thaliana». Экологическая и экспериментальная ботаника . 65 (2–3): 263–269. дои : 10.1016/j.envexpbot.2008.09.011 .
  17. ^ Ньевес-Кордонес, Мануэль; Алеман, Фернандо; Мартинес, Висенте; Рубио, Франциско (01 марта 2010 г.). «Переносчик K+ Arabidopsis thaliana HAK5 необходим для роста растений и получения K+ из растворов с низким содержанием K+ в засоленных условиях» . Молекулярный завод . 3 (2): 326–333. дои : 10.1093/mp/ssp102 . hdl : 10261/344284 . ПМИД   20028724 .
  18. ^ Перейти обратно: а б Рубио, Франциско; Фон, Марио; Роденас, Рейес; Ньевес-Кордонес, Мануэль; Герман, Фернандо; Риверо, Роза М.; Мартинес, Висенте (ноябрь 2014 г.). «Низкий К. + сигнал необходим для функционального K с высоким сродством + поглощение через транспортеры HAK5». Physiologia Plantarum . 152 (3): 558–570. doi : 10.1111/ppl.12205 . PMID   24716623 .
  19. ^ Перейти обратно: а б Брауэр, Элизабет Калинда; Ахсан, Нагиб; Дейл, Рене; Като, Наохиро; Колуччио, Элисон Э; Пиньерос, Мигель А; Кочиан, Леон Винсент; Телен, Джей Дж.; Попеску, Сорина С (2 мая 2016 г.). «Raf-подобная киназа ILK1 и высокоаффинный транспортер K+ HAK5 необходимы для врожденного иммунитета и абиотической реакции на стресс» . Физиология растений . 171 (2): 1470–84. дои : 10.1104/стр.16.00035 . ПМЦ   4902592 . ПМИД   27208244 .
  20. ^ Сингх, Гита; Бисвас, ДР; Марваха, ТС (13 мая 2010 г.). «Мобилизация калия из отходов слюды с помощью ризобактерий, способствующих росту растений, и его ассимиляция кукурузой ( Zea mays ) и пшеницей ( Triticum aestivum L.): исследование гидропоники в фитотронной камере выращивания». Журнал питания растений . 33 (8): 1236–1251. дои : 10.1080/01904161003765760 . S2CID   84250055 .
  21. ^ Перейти обратно: а б Керинг, Мару К.; Батлер, Твен Дж.; Бирмахер, Джон Т.; Мосали, Джагадиш; Гурецкий, Джон А. (5 октября 2012 г.). «Влияние калийных и азотных удобрений на продуктивность проса проса и скорость удаления питательных веществ при двух системах уборки урожая на почве с низким содержанием калия» . Биоэнергетические исследования . 6 (1): 329–335. дои : 10.1007/s12155-012-9261-8 .
  22. ^ Роль калийного питания в эффективности использования азота в зерновых (отчет).
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e677ee6708db4ee676dc050f363d4072__1715570160
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e6/72/e677ee6708db4ee676dc050f363d4072.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
High Affinity K+ transporter HAK5 - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)