钙调磷酸酶信号调控真菌生长代谢、毒力及抗逆性能

钙调磷酸酶是一种丝氨酸/苏氨酸（Ser/Thr）蛋白磷酸酶,在真菌中普遍保守,上游信号途径由Ca²⁺通道（Cch1）、转运蛋白（Mid1）、钙离子感应蛋白（CaM）、钙调蛋白依赖性磷酸酶等组成。钙调磷酸酶受钙离子和钙调蛋白调节,在调控真菌Ca²⁺稳态的钙信号级联途径中发挥着中心作用,通过钙信号级联途径参与生物学过程,调控真菌生长、发育和毒力形成来响应外界环境因素的变化,使真菌能够适应不同环境,维持正常的生命活动。本文综述了真菌钙调磷酸酶信号的组成和上下游信号转导途径、调控细胞生长代谢、毒力形成以及抗逆性能调控的研究进展;结合对真菌代谢产物合成的调控作用,对钙调磷酸酶信号作为重要合成生物学元件及调控开关进行了展望。     

钙结合蛋白对花粉生长发育调控研究进展

植物钙结合蛋白存在于花粉管中,通过直接或间接结合Ca~(2+),定位膜结构,形成Ca~(2+)信号通道,发生信号转导,对花粉发育及花粉管的生长起到调控作用。目前已明确以钙调蛋白(CAM)、钙依赖型蛋白激酶(CDPK)、类钙调蛋白(CML)、类钙调素B类蛋白(CBL)和激酶蛋白(CIPK)为主的植物钙结合蛋白在调控花粉发育及花粉管生长方面的重要作用。该文主要对近年来国内外已经明确的各类钙结合蛋白家族以及家族成员间不同的作用机理的研究进展进行综述,并举例阐述了钙结合蛋白家族中各类成员对花粉管特定的作用方式及调控作用,最后对今后相关领域的研究前景进行了展望。     

植物DREPP基因家族研究进展

发育调节质膜多肽(DREPP)蛋白是一类与质膜相关的植物特异性蛋白, 具有结合磷脂酰肌醇磷酸(PtdInsP_s)、Ca ²⁺/钙调蛋白(CaM)复合物、微管和微丝等多种功能, 在植物生长发育与逆境(低温和干旱等)应答过程中发挥重要作用。该文综述了植物DREPP家族成员的组成、蛋白质序列特征及其在发育与逆境应答过程中的生物学功能, 以期为深入认识DREPP参与的信号调控网络提供帮助。     

植物DREPP基因家族研究进展

发育调节质膜多肽(DREPP)蛋白是一类与质膜相关的植物特异性蛋白, 具有结合磷脂酰肌醇磷酸(PtdInsP_s)、Ca ²⁺/钙调蛋白(CaM)复合物、微管和微丝等多种功能, 在植物生长发育与逆境(低温和干旱等)应答过程中发挥重要作用。该文综述了植物DREPP家族成员的组成、蛋白质序列特征及其在发育与逆境应答过程中的生物学功能, 以期为深入认识DREPP参与的信号调控网络提供帮助。     

钙的生理作用

钙是植物生长发育必需的大量元素之一,但以前认为钙只是作为一种营养元素而起作用,自1980年证实钙调蛋白(CaM)存在并作用于植物细胞以来,许多实验表明钙还活跃地参与调节和控制植物的许多生理生化反应,是植物代谢的重要调控者。因此,钙的生理作用越来越受到重视。本文就植物体内的钙及其生理作用的研究进展作一简介。     

新疆盐生植物的钙调蛋白基因克隆与序列分析

采用RT-PCR扩增的方法,从新疆盐生植物花花柴(Karelinia caspica)、盐爪爪(Kalidium foliadum)和盐桦(Betula halophila)中分别克隆获得了450bp的cDNA片段.基因测序和序列同源性分析的结果表明,所克隆的基因片段均包含了钙调蛋白基因完整的读码框架.新疆花花柴钙调蛋白基因与盐爪爪钙调蛋白基因同源性达86%,盐爪爪与盐桦同源性达86.77%,花花柴与盐桦同源性达85.11%.新疆盐生植物钙调蛋白基因与其它已发表的植物钙调蛋白基因同源性均在80%以上,显示植物钙调蛋白基因具有高度保守性.     

植物钙吸收、转运及代谢的生理和分子机制

钙是植物必需的营养元素。酸性砂质土壤中含钙较少,导致在其土壤上生长的作物容易缺钙。另外由于果树果实、果菜类和包心叶菜类的蒸腾作用弱,导致果树和蔬菜普遍生理缺钙。根系维管束组织可能通过共质体和质外体两种途径进行钙素吸收,而果实则可通过非维管束组织直接吸收钙素。Ca2 通过Ca2 通道内流进入胞质,并通过Ca2 -ATPase和Ca2 /H 反向转运蛋白外流以保持胞质内低Ca2 浓度。为了应对植物发育和环境胁迫信号,Ca2 由质膜、液泡膜和内质网膜的Ca2 通道内流进入胞质,导致胞质Ca2 浓度迅速增加,产生钙瞬变和钙振荡,传递到钙信号靶蛋白,如钙调素、钙依赖型蛋白激酶及钙调磷酸酶B类蛋白,引起特异的生理生化反应。本文综述了植物钙素吸收、转运以及代谢研究的最新进展,包括植物对钙的需求和作物缺钙的原因,根系维管束组织及果实钙素吸收机理,Ca2 跨膜运输特性,钙的信使作用以及钙信号靶蛋白等方面内容。     

植物类钙调素生理功能的研究进展

钙调素(也称钙调蛋白)是一种广泛存在于真核生物中的钙感受器,参与各种生理活动的信号转导.植物除了含有钙调素以外,还含有一类与钙调素同源性很高,但在结构上又不同于钙调素的蛋白,称为类钙调素(也称类钙调蛋白).近年来,人们在植物特有的类钙调素的功能研究方面取得了一些重要的进展.研究表明,类钙调素与钙调素一样,也具有广泛的生物学功能,参与植物生长发育和对各种胁迫的响应.本文就植物类钙调素与钙调素之间的区别、类钙调素与钙离子及靶蛋白的结合,以及类钙调素的各种生理功能进行总结.     

植物钙吸收、转运及代谢的生理和分子机制

钙是植物必需的营养元素。酸性砂质土壤中含钙较少, 导致在其土壤上生长的作物容易缺钙。另外由于果树果实、果菜类和包心叶菜类的蒸腾作用弱, 导致果树和蔬菜普遍生理缺钙。根系维管束组织可能通过共质体和质外体两种途径进行钙素吸收, 而果实则可通过非维管束组织直接吸收钙素。Ca2+通过Ca2+通道内流进入胞质, 并通过Ca2+-ATPase 和Ca2+/H+反向转运蛋白外流以保持胞质内低Ca2+浓度。为了应对植物发育和环境胁迫信号, Ca2+由质膜、液泡膜和内质网膜的Ca2+通道内流进入胞质, 导致胞质Ca2+浓度迅速增加, 产生钙瞬变和钙振荡, 传递到钙信号靶蛋白, 如钙调素、钙依赖型蛋白激酶及钙调磷酸酶B类蛋白, 引起特异的生理生化反应。本文综述了植物钙素吸收、转运以及代谢研究的最新进展, 包括植物对钙的需求和作物缺钙的原因, 根系维管束组织及果实钙素吸收机理, Ca2+跨膜运输特性, 钙的信使作用以及钙信号靶蛋白等方面内容。     

植物感受盐胁迫及相关钙信号的研究进展

盐胁迫对植物的生长和发育造成严重影响,其危害包括渗透胁迫、离子毒害等,严重损害了农业生产和粮食安全。在盐胁迫下,植物相关感受器接受刺激,使得Ca²⁺通过细胞膜以及细胞内钙库膜上打开的Ca²⁺通道进入细胞质基质,导致细胞质内Ca²⁺浓度升高,产生钙信号。钙离子作为重要的第二信使,在植物细胞内和细胞间传递信号,信号往下游传递,在不同生长和发育阶段引起植物一系列的生理响应来应对盐胁迫影响。钙信号主要通过钙调蛋白（CaM）、钙调素样蛋白（CML）、钙依赖性蛋白激酶（CDPK）、钙调磷酸酶B样蛋白（CBL）和CBL互作蛋白激酶（CIPK）感知并将特异的钙信号信息传递到下游;从而激活植物盐胁迫生理响应。本文主要综述植物如何感知盐胁迫刺激,以及钙信号产生与传导机制,并对该研究领域需解决的问题进行了展望。     

植物钙调素结合蛋白研究进展

钙调素(CaM)作为最重要的一类Ca2 传感蛋白可以通过与其下游CaM结合蛋白(CaMBP)作用而调节细胞的生理功能.因此,对CaMBP的研究是揭示CaM作用机制的重要内容,是探明Ca2 -CaM信号转导系统的关键.该文从CaMBP和CaM的结合特性、植物CaMBP的分布以及植物CaMBP的生物学功能等方面综述了植物CaMBP的研究现状和最新进展.     

Molecular characterization of a calmodulin involved in the signal transduction chain of gravitaxis in Euglena gracilis

The unicellular flagellate Euglena gracilis shows a negative gravitactic behavior. This is based on physiological mechanisms which in the past have been indirectly assessed. Meanwhile, it was possible to isolate genes involved in the signal transduction chain of gravitaxis. The DNA sequences of five calmodulins were found in Euglena, one of which was only known in its protein structure (CaM.1); the other four are new. The biosynthesis of the corresponding proteins of CaM.1–CaM.5 was inhibited by means of RNA interference to determine their involvement in the gravitactic signal transduction chain. RNAi of CaM.1 inhibits free swimming of the cells and pronounced cell-form aberrations. The division of cells was also hampered. After recovery from RNAi the cell showed precise negative gravitaxis again. Blockage of CaM.3 to CaM. 5 did not impair gravitaxis. In contrast, the blockage of CaM.2 has only a transient and not pronounced influence on motility and cell form, but leads to a total loss of gravitactic orientation for more than 30 days. This indicates that CaM.2 is an element in the signal transduction chain of gravitaxis in E. gracilis. The results are discussed with regard to the current working model of gravitaxis in E. gracilis.     

钙调素高表达对NRK细胞中DG-PKC和cAMP-PKA水平的影响

钙调素（ＣａＭ）作为Ｃａ２＋的主要受体,对细胞增殖起重要调节作用,而且在转化细胞中ＣａＭ的水平明显高于正常细胞．ｃＡＭＰ作为一种第二信使,起着将细胞外刺激信号转化为细胞内各种生理活动的媒介作用．蛋白激酶Ａ（ＰＫＡ）则是这种转化过程中的关键激酶．蛋白激...     

Function of a heterologous muscarinic receptor in T cell antigen receptor signal transduction mutants

Previously we have described a system of somatic cell genetics (J.CaM1 and J.CaM2) for analyzing signal transduction via the T cell antigen receptor complex (CD3/Ti). Here we describe a third mutant, J.CaM3, which also expresses high levels of receptors that are functionally impaired. Like J.CaM1, J.CaM3 demonstrates partial signal transduction via CD3/Ti to only certain stimuli. J.CaM1, J.CaM2, and J.CaM3 define three non-Ti complementation groups involved in receptor function. To evaluate the mutations further we have introduced a heterologous receptor, the human muscarinic receptor 1 (HM1), into the parental Jurkat and mutant cell lines. This receptor demonstrates signal transduction competence in all these hosts, indicating that 1) T cells express the necessary apparatus for the coupling of HM1 to second messenger generation and 2) the mutations in the J.CaM family all affect molecules that are specific to CD3/Ti, and not HM1, function. Finally, the HM1 receptor exhibits partial sensitivity to cholera toxin in Jurkat cells, in contrast to the virtually complete sensitivity of CD3/Ti to cholera toxin.     

The impact of calmodulin on the cell cycle analyzed in a novel human cellular genetic system

Calmodulin (CaM) is the principle mediator of the Ca²⁺ signal in all eukaryotic cells. A huge variety of basic cellular processes including cell cycle control, proliferation, secretion and motility, among many others are governed by CaM, which regulates activities of myriads of target proteins. Mammalian CaM is encoded by three genes localized on different chromosomes all producing an identical protein. In this study, we have generated HeLa human cancer cells conditionally expressing CaM in a genetic background with all three genes inactivated by CRISPR/Cas9. We demonstrate that downregulation of ectopically expressed CaM is achieved after 120 h, when cells are arrested in the M phase of the cell cycle. We show for the first time that CaM downregulation in human cancer cells is followed by a multinucleated senescent state as indicated by expression of β-galactosidase as well as cell morphology typical for senescent cells. Our newly generated genetic system may be useful for the analysis of other CaM regulated processes in eukaryotic cells in the absence of endogenous CaM genes.     

植物钙/钙调素介导的信号转导系统

钙离子(Ca²⁺)是一种重要的第二信使, 参与调节植物的生长发育和对环境的适应。钙调素(CaM)和类钙调蛋白(CML)是一类最主要的Ca²⁺感受器, 虽然其自身没有催化活性, 但可通过调节下游靶蛋白的活性, 进而调控细胞的各种生理活动。该文总结了植物体内CaM结合蛋白(CBP)的生理功能、鉴定方法和调控机理, 以及CaM介导的信号转导途径, 包括蛋白磷酸化与去磷酸化、基因转录、离子运输、活性氧代谢、激素和磷脂信号等, 并对今后的研究方向进行了展望。     

蚕豆下表皮细胞外钙调素的存在及其对气孔运动的调节

细胞外钙调素可能作为多肽第一信使,调节细胞增殖,花粉萌发,特定基因表达等生理过程,气孔能灵敏地对外界刺激作出反应,快速开闭,本文用免疫电镜和免疫荧光显微镜技术证明保卫细胞及其它表皮细胞胞外都存在钙调素;外源纯化钙调素能促进气孔关闭,抑制气孔开放,最适浓度为10^-8mol/L;不能透过质膜的大分子钙调素拮抗剂W—-agarose和钙调素抗血清都能抑制气孔关闭,促进开放,说明保卫细胞的内源胞外钙调素确实能促进气孔关闭,抑制开放。而且只能在细胞外起作用,推测在自然情况下,保卫细胞内源胞外钙调素可能作为胞外第一信使和其它信号分子一起调节气孔的开关运动,而且可能在环境刺激与细胞响应之间起重要作用。     

Calmodulin gene expression in the neural retina of the adult rat

Calmodulin (CaM) mRNAs are expressed with low abundancy in the adult rat neural retina. However, when digoxigenin (DIG)-labeled cRNA probes specific for each CaM mRNA population were hybridized at slightly alkaline pH (pH 8.0), the widespread distribution of CaM mRNA-expressing cells was revealed, with similar abundance for all three CaM genes. The CaM genes displayed a uniquely similar, layer-specific expression throughout the retina, and no significant differences were found in the distribution patterns of the CaM mRNA populations or the labeled cell types. The strongest signal for all CaM mRNAs was demonstrated in the ganglion cell layer and the inner nuclear layer, where the highest signal intensity was found within the inner sublamina. Similarly intermediate signal intensities for all CaM genes were detected in the inner and outer plexiform layers, within the vicinity of the outer limiting membrane and in the retinal pigment epithelium. A very low specific signal was characteristic in the outer nuclear layer and the photoreceptor inner segment layer, while no specific hybridization signal was observed in the photoreceptor outer segment layer. In summary, all CaM genes exhibited a similar and a characteristically layer-specific expression pattern in the adult rat retina.     

蚕豆下表皮细胞外钙调素的存在及其对气孔运动的调节

细胞外钙调素可能作为多肽第一信使,调节细胞增殖、花粉萌发、特定基因表达等生理过程.气孔能灵敏地对外界刺激作出反应,快速开闭.本文用免疫电镜和免疫荧光显微镜技术证明保卫细胞及其它表皮细胞胞外都存在钙调素.外源纯化钙调素能促进气孔关闭、抑制气孔开放,最适浓度为10-8mol/L;不能透过质膜的大分子钙调素拮抗剂W7-agarose和钙调素抗血清都能抑制气孔关闭、促进开放,说明保卫细胞的内源胞外钙调素确实能促进气孔关闭、抑制开放,而且只能在细胞外起作用.推测在自然情况下,保卫细胞内源胞外钙调素可能作为胞外第一信使和其它信号分子一起调节气孔的开关运动,而且可能在环境刺激与细胞响应之间起重要作用.     

Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶在细胞增殖中的作用

钙调蛋白(calmodulin,CaM)是Ca2 的受体蛋白,活化的CaM经Ca2 /CaM依赖性蛋白激酶(Ca2 /calmodulin dependent protein kinases,CaMKs途)径,影响细胞的生长和分裂。CaMKs在调节不同组织正常细胞及恶性细胞的细胞周期进程、核转录及信号转导的过程中发挥重要作用,通过不同机制及Ca2 /CaM依赖性激酶激酶诱导的相关级联反应影响多种细胞的增殖。对CaMKs主要成员CaMKI、CaMKII、CaMKIII、CaMKIV的生物学特点以及其在细胞增殖中作用的最新研究进展进行了综述。