1. 如何研究信號傳導通路請問研究某種受體或蛋白的下游信號傳導通路,實驗設計的一般方法,都有哪些謝謝
在KEGG或BioCarta這些pathway資料庫里找到你感興趣的通路,在pathway圖上找到你感興趣的蛋白後就能確認它的下游。實驗方法大體上就是上調(瞬時表達、mimics)或下調(Knockout、RNAi)你的Gene of Interest,再檢測下游的蛋白發生了上調還是下調,看看你的GOI和它們什麼聯系。
2. 植物細胞信號轉導的主要途徑,各途徑之間的關系,以及轉導中的重要因子
植物體內的信號傳導 Signal Transction
生物體的生長發育受遺傳信息及環境信息的調節控制。基因決定了個體發育的基本模式,但其表達和實現在很大程度上受控於環境信息的刺激。植物的不可移動性使它難以逃避或改變環境,接受環境變化信息,及時作出反應,調節適應環境是植物維持生存的出路。已經發現的植物細胞的信號分子也很多,按其作用的范圍可分為胞間信號分子和胞內信號分子。細胞信號傳導的分子途徑可分為胞間信使、膜上信號轉換機制、胞內信號及蛋白質可逆磷酸化四個階段
一.胞間信號傳遞
胞間信號一般可分為物理信號(physical signal)和化學信號(chemical signal)兩類。物理信號如細胞感受到刺激後產生電信號傳遞,許多敏感植物受刺激時產生動作電位,電波傳遞和葉片運動伴隨。水力信號(hydraulic signal)。化學信號是細胞感受刺激後合成並傳遞化學物質,到達作用部位,引起生理反應,如植物激素等。信號物質可從產生的部位經維管束進行長距離傳遞,到達作用的靶子部位。
傳導途徑是共質體和質外體。
二.跨膜信號轉換機制(signal transction)
信號到達靶細胞,首先要能被感受並將其轉換為胞內信號,再啟動胞內各種信號轉導系統,並對原初信號進行級聯放大,最終導致生理生化變化。
1. 受體(receptor)
主要在質膜上,能與信號物質特異結合,並引發產生胞內次級信號的物質,主要是蛋白質。信號與受體結合是胞間信使起作用並轉換為胞內信使的首要步驟。目前研究較活躍的兩類受體是光受體和激素受體。光受體有對紅光和遠紅光敏感的光敏色素、對藍光和紫外光敏感的隱花色素以及對紫外光敏感的受體等;激素受體的研究正在進展中,如質膜上的乙烯受體,質膜或胞內的其他激素的結合蛋白等。
2. G蛋白(G proteins)
GTP結合調節蛋白(GTP binding regulatory protein)。其生理活性有賴於三磷酸鳥苷(GTP)的結合並具有GTP水解酶的活性。70年代初在動物細胞中發現了G蛋白,證明了它在跨膜細胞信號轉導過程中有重要的調控作用,Gilman與Rodbell因此獲得1994年諾貝爾醫學生理獎。80年代開始在植物體內研究,已證明G蛋白在高等植物中普遍存在並初步證明G蛋白在光、植物激素對植物的生理效應中、在跨膜離子運輸、氣孔運動、植物形態建成等生理活動的細胞信號轉導過程中同樣起重要的調控作用。由於G蛋白分子的多樣性………在植物細胞信號系統中起著分子開關的重要作用。
三,胞內信號
如果將胞外刺激信號稱作第一信使,由胞外信號激活或抑制、具有生理調節活性的細胞內因子稱第二信使(second messenger)。植物細胞中的第二信使不僅僅是一種,也可總稱為第二信使系統。
1.鈣信號系統
在植物細胞內外以及細胞內的不同部位Ca2+的濃度有很大的差別。在細胞質中,一般在10-8~10-7 mol/L,而細胞壁是細胞最大的Ca2+庫,其濃度可達1~5mol/L。胞內細胞器的Ca2+濃度也比胞質的Ca2+濃度高幾百倍到上千倍。幾乎所有的胞外刺激信號都能引起胞質游離Ca2+濃度變化,由於變化的時間、幅度、頻率、區域化分布的不同,可能區別信號的特異性。
鈣調節蛋白
胞內鈣信號再通過其受體――鈣調節蛋白傳遞信息。主要包括鈣調素(calmolin CaM)和鈣依賴的蛋白激酶,植物細胞中CaM是最重要的多功能Ca2+信號受體。這是由148個氨基酸組成的單鏈小分子酸性蛋白(分子量為17~19KDa)。CaM分子有四個Ca結合位點,當第一信使引起胞內Ca2+濃度上升到一定閾值後,Ca2+與CaM結合,引起CaM構象改變,活化的CaM再與靶酶結合,使其活化而引起生化反應。已知有蛋白激酶、NAD激酶、H+-ATP酶等多種酶受Ca-CaM的調控。在以光敏素為受體的光信號轉導過程中,Ca-CaM胞內信號起了重要作用。
3. 肌醇磷脂(inositide)信號系統
這是肌醇分子六碳環上的羥基被不同數目磷酸酯化形成的一類化合物。80年代後期的研究證明植物細胞質膜中存在三種主要的肌醇磷脂,即磷脂醯肌醇(PI)、磷脂醯肌醇-4-磷酸(PIP)、磷脂醯肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)。胞為信號被質膜受體接受後,以G蛋白為中介,由質膜中的磷酸脂酶C(PLC)水解PIP2產生肌醇-3-磷酸(IP3)和甘油二酯(DG)兩種信號分子,所以,又可稱雙信使系統。IP3通過調節Ca2+變化、DG通過激活蛋白激酶C(PKC)傳遞信息。
4. 環核苷酸信號系統
受動物細胞信號啟發,在植物細胞中也存在環腺苷酸(cAMP)和環鳥苷酸(cGMP)參與信號轉導。
四.蛋白質的可逆磷酸化 (phosphoralation)
細胞內存在的多種蛋白激酶(protein kinase)蛋白磷酸酶(protein phosphatase)是前述胞內信使進一步作用的靶子,通過調節胞內蛋白質的磷酸化或去磷酸化而進一步傳遞信息。如鈣依賴型蛋白激酶(CDPK),其磷酸化後,可將質膜上的ATP酶磷酸化,從而調控跨膜離子運輸;又如和光敏素相關的Ca-CaM調節的蛋白激酶等。
蛋白磷酸酶起去磷酸化作用,是終止信號或一種逆向調節。
植物體內、細胞內信號轉導是一個新的研究領域,正在進展中,需要完善已知的、並發現新的植物信號轉導途徑(H+、H2O、Mg2+、氧化還原物質等);信號系統之間的相互關系(cross talk)及時空性研究,細胞內實際上存在著信號網路,多種信號相互聯系和平衡來決定特異的細胞反應;利用新的技術如基因工程及微注射等研究信號轉導的分子途徑,以及它對基因表達調控功能;植物細胞壁與細胞內信號的聯系,是否存在細胞壁-質膜-細胞骨架信息傳遞連續體等。
3. 怎樣研究轉錄因子在aba信號轉導通路中的作用
從基因表達水平來說,說成信號通路准不準確?據我理解,調節通路應該就是對基因表達有調節作用的那些信號轉導通路,而所謂「信號通路」是泛指。
關於「信號通路」這個詞的適用范圍,我認為從細胞外配體一直到細胞核內的轉錄因子,這中間的信號轉導過程應該都可以是信號通路的一部分,而基因表達以後的過程應該就不算了。我讀的文獻不多。不知道我的理解錯在哪裡:
調節通路應泛指所有的通路,包括脂類-蛋白、蛋白-蛋白、蛋白-DNA、RNA-RNA等任意互作構成的通路。信號通路一般情況下也可以指調節通路,但更強調響應某一個信息源(含胞內和胞外,如指定某個因子或刺激源)而執行一定功能的通路,而信號轉導通路(signal transction pathway)則指響應胞外信息源的通路,包括入胞啟動轉錄、至轉錄基因執行功能。也就是說調節通路包括信號通路、信號通路又包括信號轉導通路。不知道這種理解對不對?
請戰友們不吝指教。這方面應該沒有準確的定義,信號通路、信號轉導通路我的理解就是一樣的,老外對signaling pathway、signal transction pathway和signal pathway都是通用的,前者用的最多,後者用的最少。我的理解完整的一個信號通路包括:胞外信息與細胞相互作用,並不一定入胞,啟動胞膜、胞質、胞核等一系列信號分子,直到效應細胞執行功能。這個過程的某個部分其實也可以稱為一個信號通路,因為完整的一個信號通路包括很多分支,每個分支都是一個信號通路,各個分支間可能還存在crosstalk。
很少看到調節通路的說法,evolution版主指的調節通路,比如蛋白-DNA,實際上是2個分子間的相互作用,僅僅這個過程嚴格上不是一個通路,當然相互作用後一般會觸發下游某些分子級聯變化,也就是一個信號通路了。
調節通路(regulatory pathway)、信號通路(signaling pathway)和信號轉導通路(signal transction pathway)應該是有差別的。因為調節的內涵更貼近轉錄調控;因為信號轉導的概念涉及跨膜信號傳遞,所以信號轉導通路就應該指響應胞外信息源過程中牽涉到的分子所連成的路徑。之所以提出這個問題,是因為調控網路已經明確分為代謝網路(metabolic network)、轉錄調控網路(transcriptional regulatory network)和信號轉導網路(signal transction network)。所以,這幾個通路也應該有所區分。
我現在用基因晶元檢測某器官的發育過程,不想僅做個簡單的聚類分析,還希望檢測發育過程中基因表達涉及的通路,這個通路叫調節通路、信號通路、還是信號轉導通路?拿不準。
請戰友們繼續討論。細胞信號轉導(signal transction)主要研究細胞感受、轉導環境刺激的分子途徑及細胞內蛋白質活性。細胞膜通透性,基因表達狀況、細胞形態、功能等各方面的變化過程。通路 (pathway)是醫學上借用的一個詞語,用來描述上述細胞活動中存在反應相關的分子。從這來說:調節通路(regulatory pathway)、信號通路(signaling pathway)和信號轉導通路(signal transction pathway)應該是有差別的。他們都講了細胞信號轉導的一個方面,是從研究的不同角度來說明的。應該是信號通路>調節通路>信號轉導通路,
不知道我的理解對嗎?望指正看來做信號轉導的人遠少於細胞培養。
細胞信號研究是比較復雜的 它主要通過磷酸化和去磷酸化來調節 有專門的磷酸化抗體可以用 但比較貴
4. 雙突變體在信號轉導研究中的作用
比如說在ABA信號轉導中,某一突變體在某一時期x對ABA高度敏感,另一突變體y也對ABA高度敏感,且他們之間存在相互作用,那麼就可以做一下雙突變體,看一下雙突變後,對ABA的反應。有三種情況:一是,雙突變之後與單突變對ABA的反應無變化,那麼這兩基因之間並無累積作用;二是,雙突變較單突變對ABA的反應更為敏感了,那麼這兩基因之間的作用是可以累積的;三是,雙突變之後反而對ABA不敏感了,那麼可以猜測是不是這條通路不是ABA信號轉導中主要的通路呢?或者說是不是這條通路被改變了之後,其他的通路開啟了,來響應ABA,互補這條通路。。。。
(我也是新手,這些也僅僅是個人見解,希望對你有一點幫助吧)
5. 植物的病原物信號轉導途徑是怎樣的
植物經常處於病原物的侵染脅迫之中,因此,進化出復雜的檢測和反應系統以破譯病原物信號,並誘導相應的防禦反應。對於那些對入侵病原物的防禦反應被削弱的植物突變體的遺傳學分析,發現了一些不同但相互關聯的可被正調控的信號網路。這些途徑至少部分通過一些小的信號分子起作用,諸如SA、JA和乙烯。信號分子之間的相互作用可能使得植物局部和系統組織防禦反應得到最佳調節。
(1)早期的誘導反應
在病原物侵染發生後,植物細胞發生的早期反應包括質膜滲透活性的變化,它導致了鈣離子和質子的流入,鉀離子和氯離子的流出。離子流隨後使引起細胞外產生活性氧的中間子的流出,通過定位於質膜的NADPH氧化酶或定位於質外體的過氧化物酶而催化。這些最初的瞬時反應至少部分是引起進一步信號轉導的前提條件,從而啟動復雜、高度整合的信號轉導網路,引發整體的防禦反應。離子流的變化所激發產生的局部的活性氧和NO,作為第二信使誘導過敏反應產生和防禦反應基因表達。活性氧中間產物、NO和SA間的協同作用已經被假定。
(2)依賴SA的防禦信號轉導途徑
SA已經被證明在植物抗病過程中具有重要作用,無論是在SAR的建立過程,還是在受侵組織的局部防禦反應。對於植物抗病過程SA積累水平有所提升或下降的擬南芥抗病突變體的一系列分離、研究,使得我們對於SA在植物抗病性中的作用有了進一步的了解。擬南芥突變體PAD4的研究表明,PAD4在完全抑制病原物的局部防禦反應的鞏固或加強的過程中起作用。PAD4基因已經被克隆,並發現其編碼產物屬於包括EDS1的L-脂肪酶蛋白。這暗示這種蛋白可能是對植物防禦專一性信號轉導的一種補充。此外,盡管PAD4和EDS1在SA積累的上游起作用,但進行SA處理後它們的mRNA表達水平被上調。這些也與早期為闡明SA對於增強植物防禦信號轉導能力所進行的一些生化分析結果一致,認為其可能與其他分子結合後發揮作用。由Nawrath等人進行的旨在發現當病原物侵染時,SA積累受損的擬南芥突變體的篩選過程中,發現了SID1和SID2兩個新的位點。擬南芥突變體eds5對P.synringaepv.macullcola和粉霉病真菌Erysipheorotil的病害敏感性提高。這些表明SID1/EDS5對廣譜病原物防禦中的作用。擬南芥中控制SA積累下游的防禦信號轉導基因是NPR1,最初在對SA及SA類似物反應具有缺陷的突變體篩選中得到鑒別,代表SAR過程的一個關鍵組分。在對nprl突變體背景及其在不同植物防禦反應中所處位置的進一步驗證,揭示了NPRl是多個抗性途徑下游的調節因子。同時NPRl被發現是由根基農桿菌(root-colonizingrhizobacteria)所誘導的誘導系統抗性(ISR)的一個必須組分。對於該途徑的遺傳學分析,證明NAPl在由SA、JA和乙烯介導的系統抗性機制中具有雙重作用。
(3)SA-independent防禦反應
多項研究已確認了SA在建立抗病性中的重要性。然而,在不發生依賴於SA的防禦反應的植株(如nprl和NahG),並不表現出對根軟腐病真菌Botrytiscinerea敏感性的提高,這說明SA並不是對所有病原物的防禦都是必須的。而另一方面,對於在JA信號轉導(cmil)和乙烯感知(ein2)具有缺陷的植株表現對該真菌的敏感性提高,這說明JA和乙烯在植物防禦中都具有作用。
(4)SA和JA與乙稀反應之間的互作(InteractionamongtheSAandJA和乙稀反應)
盡管依賴於SA和依賴於JA/ethylene的途徑分別誘導不同的PR基因表達,並引起植物對不同病原物的抗性,實際上兩條途徑在系統獲得性抗性過程存在很多相互作用。最近一項研究調查了在病原物侵染或用SA、JA和乙烯進行處理的情況下,2375個選擇基因的表達情況的變化。研究結果表明,盡管一些基因只被一種信號所影響,更多的則對兩個或更多防禦信號起反應。這些結果暗示了在植物不同的防禦途徑進行著各種調控互作和協作,從而形成復雜的網路。