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Nat Commun郭巖：Ca2+激活的14-3-3蛋白在鹽脅迫
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NMT作為生命科學(xué)底層核心技術(shù)，是建立活體創(chuàng)新科研平臺的*技術(shù)。2005年~2020年，NMT已扎根中國15年。2020年，中國NMT銷往瑞士蘇黎世大學(xué)，正式打開歐洲市場。 |
基本信息
主題：Ca2+激活的14-3-3蛋白在鹽脅迫中充當(dāng)分子開關(guān)
期刊：Nature Communications
研究使用平臺：NMT植物耐鹽創(chuàng)新平臺
標(biāo)題：Calcium-activated 14-3-3 proteins as a molecular switch in salt stress tolerance
作者：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)楊永青、郭巖、楊志佳
檢測離子/分子指標(biāo)
Na+
檢測樣品
擬南芥根，距根尖300 μm根表上的點
中文摘要
鈣是一種常見的第二信使，可以觸發(fā)許多細(xì)胞反應(yīng)。然而，目前還不清楚鈣信號是如何被不同的鈣傳感器（calcium sensors）協(xié)同解碼，進(jìn)而調(diào)節(jié)下游的靶點以實現(xiàn)特定的生理功能。本研究表明PKS5可以負(fù)調(diào)控擬南芥中鹽分過度敏感（SOS）信號通路。PKS5能與SOS2在Ser294處相互作用并使其磷酸化，促進(jìn)SOS2與14-3-3蛋白之間的相互作用，抑制SOS2的活性。然而，鹽脅迫促進(jìn)了14-3-3蛋白和PKS5之間的相互作用，抑制了其激酶的活性，并且解除了對SOS2的抑制。研究為14-3-3蛋白與Ca2+結(jié)合，Ca2+調(diào)節(jié)14-3-3依賴的SOS2和PKS5激酶活性提供的了證據(jù)。研究結(jié)果表明，鹽誘導(dǎo)的鈣信號由14-3-3和SOS3/SCaBP8蛋白解碼，它們選擇性地激活/失活下游蛋白激酶SOS2和PKS5，通過協(xié)同介導(dǎo)質(zhì)膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運體和H+-ATPase活性來調(diào)節(jié)Na+穩(wěn)態(tài)。NMT技術(shù)通過監(jiān)測擬南芥根部Na+流確定了PKS5影響植物耐鹽性的方式。
離子/分子流實驗處理方法
7日齡擬南芥幼苗100 mM NaCl處理24 h
離子/分子流實驗結(jié)果
之前的研究結(jié)果表明PKS5能磷酸化SOS2并調(diào)節(jié)SOS2激酶活性，接下來需要確定PKS5是否影響擬南芥的耐鹽性。利用NMT技術(shù)，在100 mM NaCl處理12 h后，檢測了7日齡BigM、pks5-3和pks5-4幼苗根系分生區(qū)Na+流速。鹽脅迫根系呈現(xiàn)明顯的凈Na+外排，但pks5-3和pks5-4的外排速率明顯低于BigM（圖1c, d）。
SOS2的過表達(dá)并不能改善pks5-4鹽敏感表型，然而，pks5-4的鹽敏感表型是通過SOS2S294A的表達(dá)所改善。然后本研究檢測了雜交株系中的Na+流速，發(fā)現(xiàn)SOS2S294A的表達(dá)改善了pks5-4的Na+流速，而SOS2的表達(dá)卻沒有（圖1g, h）。因此，PKS5以依賴SOS2Ser294磷酸化的方式負(fù)調(diào)節(jié)擬南芥的耐鹽性。
圖1. SOS2Ser294突變可改善pks5-4的鹽敏感表型
其他實驗結(jié)果
PKS5可以與SOS2在Ser294位點相互作用并磷酸化SOS2。
PKS5通過磷酸化SOS2負(fù)調(diào)控SOS2激酶活性。
PKS5通過14-3-3s抑制酵母中的SOS通路。
PKS5依賴性的SOS2Ser294磷酸化抑制SOS2激酶的活性。
PKS5以依賴SOS2Ser294磷酸化的方式負(fù)調(diào)控擬南芥的耐鹽性。
鹽脅迫增強(qiáng)了14-3-3蛋白與PKS5的相互作用。
鹽脅迫下，14-3-3蛋白抑制PKS5的活性。
14-3-3λ和14-3-3κ通過抑制PKS5活性調(diào)節(jié)PMH+-ATPase活性。
14-3-3λ和κ至少部分通過抑制PKS5激酶活性來調(diào)節(jié)擬南芥對堿性脅迫響應(yīng)。
不同濃度的鈣參與調(diào)控14-3-3-介導(dǎo)的SOS2和PKS5的激活和抑制。
結(jié)論
有無鹽分的情況下，14-3-3蛋白結(jié)合并抑制SOS2或PKS5，這些蛋白-蛋白相互作用與14-3-3鈣結(jié)合親和力增強(qiáng)有關(guān)，這對植物適應(yīng)鹽脅迫的能力至關(guān)重要。
離子流實驗使用的測試液
0.1 mM CaCl2, 0.1mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3mM MES, pH 6.0