董美辰, 喻娟娟,2, 秦 智, 戴紹軍*

(1.上海師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 植物種質(zhì)資源開(kāi)發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心,上海 200234;2.東北林業(yè)大學(xué) 鹽堿地生物資源環(huán)境研究中心,黑龍江 哈爾濱 150040)

一氧化氮(NO)是動(dòng)植物體內(nèi)的重要信號(hào)分子,可調(diào)控多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和代謝途徑[1].在脅迫條件下,植物內(nèi)會(huì)快速產(chǎn)生大量的NO.低濃度NO可作為植物抗脅迫和病原體防御的重要信號(hào)分子,調(diào)節(jié)時(shí)間依賴性應(yīng)激反應(yīng),而高濃度NO可生成活性氮分子(RNS)引起亞硝化脅迫[2].

蛋白質(zhì)巰基亞硝基化(S-nitrosylation)是一種不依賴于環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷(cGMP)的NO信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,即NO分子與蛋白質(zhì)半胱氨酸(Cys)殘基共價(jià)結(jié)合形成S-亞硝基硫醇(-SNO)的過(guò)程.大量研究證實(shí)S-亞硝基化修飾可影響酶活性,改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),影響蛋白質(zhì)定位,調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用,從而調(diào)節(jié)植物多種生理和病理過(guò)程[3].

目前,生物素置換法(BST)和液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法為高通量鑒定S-亞硝基化蛋白提供了很好的平臺(tái)(表1)[4-11].生物素置換法可通過(guò)三步流程將S-亞硝基化蛋白質(zhì)的NO部分替換為生物素標(biāo)簽.首先采用S-硫代甲基化試劑MMTS(S-methyl-methanethiosulfonate)封閉蛋白質(zhì)的還原型自由巰基(-SH),隨后采用抗壞血酸選擇性還原-SNO形成-SH,再采用巰基特異性生物素標(biāo)記試劑標(biāo)記新還原的-SH,例如生物素-HPDP(N-[6-(biotinamido) hexyl]-3′-(2′-pyridyldithio) propionamide).最后利用抗生物素蛋白對(duì)生物素化蛋白進(jìn)行富集和純化,結(jié)合質(zhì)譜分析實(shí)現(xiàn)S-亞硝基化蛋白的鑒定[12].以該方法為基礎(chǔ),又相繼衍生出多種鑒定S-亞硝基化蛋白的新技術(shù).結(jié)合生物素置換法和同位素親和標(biāo)簽(ICAT)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)S-亞硝基化蛋白與修飾位點(diǎn)的鑒定,并且可在同一次實(shí)驗(yàn)中定量不同樣品中同一蛋白質(zhì)的S-亞硝基化水平[13-14].在該方法中,在通過(guò)抗壞血酸還原-SNO得到-SH之后,分別用重試劑(ICAT-H)和輕試劑(ICAT-L)標(biāo)記處理樣品與對(duì)照樣品,經(jīng)胰蛋白酶酶切消化后,利用抗生物素蛋白對(duì)生物素化蛋白進(jìn)行富集和純化,結(jié)合質(zhì)譜分析實(shí)現(xiàn)對(duì)同位素標(biāo)記的多肽進(jìn)行鑒定,同時(shí)可以根據(jù)輕重ICAT標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度對(duì)S-亞硝基化水平進(jìn)行定量.

目前,研究者們應(yīng)用S-亞硝基化蛋白質(zhì)組學(xué)方法對(duì)擬南芥(Arabidopsisthaliana)[9,11,13-14]、水稻(Oryzasativa)[8]、小麥(Triticumaestivum)[6]、馬鈴薯(Solanumtuberosum)[7]、酸橙(Citrusaurantium)[15]、芥菜(Brassicajuncea)[4]和落地生根(Kalanchoepinnata)的葉片或幼苗應(yīng)答各種脅迫處理(包括S-亞硝基谷胱甘肽(GSNO,細(xì)胞內(nèi)NO的主要存在形式)、H2O2、低溫、鹽和干旱脅迫)的S-亞硝基化蛋白質(zhì)進(jìn)行了分析(表1).這些研究鑒定了植物中495種S-亞硝基化蛋白質(zhì),其中包括173種葉綠體蛋白質(zhì),葉綠體S-亞硝基化修飾蛋白質(zhì)數(shù)量占植物S-亞硝基化修飾蛋白質(zhì)數(shù)量的34.9%.葉綠體是植物光合作用的重要場(chǎng)所,也參與多種代謝物質(zhì)的合成,包括氮和硫同化,以及多種代謝物(氨基酸、脂質(zhì)、激素、葉綠素和類胡蘿卜素、嘌呤和嘧啶)的合成.由于葉綠體快速變化的氧化還原環(huán)境導(dǎo)致容易積累RNS,從而引起蛋白質(zhì)S-亞硝基化發(fā)生.在蛋白質(zhì)組學(xué)水平認(rèn)識(shí)S-亞硝基化修飾在植物葉綠體中的作用對(duì)于揭示葉綠體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與代謝網(wǎng)絡(luò)具有重要意義.

1 S-亞硝基化調(diào)節(jié)光合放氧與電子傳遞

蛋白質(zhì)S-亞硝基化可調(diào)節(jié)光合電子傳遞相關(guān)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和活性,從而調(diào)節(jié)植物的光合效率.蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了一系列光合電子傳遞相關(guān)蛋白質(zhì)受S-亞硝基化調(diào)控的情況(圖1).植物光系統(tǒng)II(PS II)囊腔側(cè)的放氧復(fù)合物(OEC)包含3個(gè)外周蛋白,分別是PsbO,PsbP和PsbQ,對(duì)PS II放氧活力起重要作用.PsbO可穩(wěn)定OEC結(jié)構(gòu)和釋放氧氣,并可作為鳥(niǎo)苷三磷酸(GTP)酶調(diào)節(jié)D1磷酸化,從而在PS II修復(fù)過(guò)程中發(fā)揮作用,而PsbP參與基粒堆疊的形成以及PS II的組裝和穩(wěn)定性,它們的氧化還原水平將調(diào)節(jié)PS II的穩(wěn)定性以應(yīng)答植物體內(nèi)的氧化還原穩(wěn)態(tài)[16].在GSNO處理的擬南芥葉片[11]和懸浮培養(yǎng)細(xì)胞[9],以及干旱處理的小麥植株中[6],PsbO和PsbP均存在S-亞硝基化修飾.這表明NO可能可以通過(guò)調(diào)節(jié)OEC的S-亞硝基化修飾來(lái)調(diào)控PS II釋放氧氣的活性,并且調(diào)整PS II的構(gòu)象以應(yīng)答逆境脅迫.

此外,捕光色素復(fù)合體[14]、葉綠素a/b結(jié)合蛋白[6,15]、PS II反應(yīng)中心相關(guān)蛋白(如P680、D2和CP47)[9,15]、電子載體(如質(zhì)體藍(lán)素[8]、含鐵硫簇結(jié)合結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)[8]和鐵硫蛋白[9])、光系統(tǒng)I(PS I)反應(yīng)中心相關(guān)蛋白(如D2和PsaF)[14],以及鐵氧還蛋白和鐵氧還蛋白-NADP+氧化還原酶(LFNR)[7]等一系列光合電子傳遞相關(guān)的蛋白質(zhì),都存在S-亞硝基化.這些蛋白質(zhì)S-亞硝基化水平的變化可調(diào)節(jié)光捕獲和電子傳遞,以應(yīng)答各種環(huán)境脅迫.

表1 植物亞硝基化蛋白質(zhì)組學(xué)研究?jī)?nèi)容概述

a蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法:生物素置換法

b鑒定到的亞硝基化蛋白總數(shù)量(定位于葉綠體的亞硝基化蛋白數(shù)量)

蛋白質(zhì)組學(xué)研究表明,葉綠體腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)合成酶α、β、γ和δ亞基都被鑒定為S-亞硝基化蛋白[6-7,15].其中,ATP合成酶α、β和γ亞基在小麥、番茄(Solanumlycopersicum)、油菜(Brassicanapus)和擬南芥應(yīng)答干旱、小麥條銹菌(Pst)感染、H2O2和脫落酸(ABA)處理時(shí),受到氧化還原調(diào)控[6,17-19].葉綠體ATP合成酶的活性受其中心軸γ-亞基的氧化還原狀態(tài)調(diào)節(jié).硫氧還蛋白(Trx)介導(dǎo)的菠菜ATP合成酶γ-亞基中Cys199和Cys205之間二硫鍵的還原可誘導(dǎo)其構(gòu)象變化,從而激活A(yù)TP合成酶[20].這表明,ATP合成酶的活性可能也與除γ-亞基以外的其他亞基的氧化還原狀態(tài)相關(guān),而NO可能是調(diào)控其活性的一種重要因子.

2 S-亞硝基化調(diào)節(jié)卡爾文循環(huán)

卡爾文循環(huán)負(fù)責(zé)光合生物的CO2固定,是生物圈食物鏈的基礎(chǔ).蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn),參與卡爾文循環(huán)途徑的酶都已被鑒定為S-亞硝基化蛋白(圖1)[21].二磷酸核酮糖羧化酶(RuBisCO)是光合作用C3碳反應(yīng)中的重要羧化酶和光呼吸中不可缺少的加氧酶,也是光合作用中決定碳同化速率的關(guān)鍵酶.蛋白質(zhì)組學(xué)研究表明,小麥[6]、水稻[8]、酸橙[15]和擬南芥[9,11]中RuBisCO大亞基和小亞基都被鑒定為S-亞硝基化蛋白.RuBisCO大亞基和小亞基酶活性依賴于巰基的氧化還原調(diào)節(jié).ABAT等[5]發(fā)現(xiàn)GSNO可導(dǎo)致落地生根中RuBisCO發(fā)生S-亞硝基化修飾,導(dǎo)致酶活性下降.低溫脅迫也可導(dǎo)致芥菜中RuBisCO的S-亞硝基化水平上升,導(dǎo)致酶活性降低[4].這些結(jié)果表明RuBisCO的S-亞硝基化可抑制其酶活性,從而降低植物碳同化效率.

圖1 S-亞硝基化蛋白質(zhì)組學(xué)研究揭示的植物葉綠體NO信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò).縮寫:APX,抗壞血酸過(guò)氧化物酶;CaM,鈣調(diào)蛋白;DHAR,抗壞血酸還原酶;Grx,谷氧還蛋白;MDHAR,單脫氫抗壞血酸還原酶;NDPK2,核苷二磷酸激酶2;Prx,過(guò)氧化物氧化還原酶;SOD,超氧化物歧化酶

RuBisCO活化酶(RCA)調(diào)節(jié)RuBisCO活性,可利用水解ATP生成的能量促使磷酸糖抑制物從RuBisCO上解離,恢復(fù)RuBisCO活性.在GSNO和低溫處理的擬南芥葉片中,RCA發(fā)生S-亞硝基化[9,14].氧化型的RCA對(duì)ATP的親和力下降,活性被二磷酸腺苷(ADP)所抑制,但是被f型硫氧還蛋白(Trxf)還原后,則可以緩解該抑制作用[21].這表明S-亞硝基化可能抑制RCA的活性.

葉綠體磷酸甘油酸激酶(PGK)催化磷酸基從ATP轉(zhuǎn)移到3-磷酸甘油酸,生成1,3-二磷酸甘油酸.甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)在還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NAD(P)H)存在時(shí),可催化1,3-二磷酸甘油酸可逆生成甘油醛3-磷酸.磷酸丙糖異構(gòu)酶(TPI)催化甘油醛-3-磷酸與二羥丙酮磷酸的相互轉(zhuǎn)變.研究顯示,擬南芥和馬鈴薯中的PGK[7,9,11]、擬南芥、水稻和酸橙中的GAPDH和TPI[8-9,14-15]都被鑒定為S-亞硝基化蛋白.TPI在體外不能形成二硫鍵,但仍存在S-亞硝基化,S-亞硝基化可抑制衣藻中TPI的活性[22].此外,細(xì)胞質(zhì)GAPDH活性可以被S-亞硝基化完全抑制,并且可被谷胱甘肽(GSH)完全激活,或者被Trx部分激活.考慮到葉綠體GAPDH與細(xì)胞質(zhì)GAPDH結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的高度相似性,細(xì)胞質(zhì)GAPDH的S-亞硝基化調(diào)控機(jī)制可能也存在于葉綠體GAPDH中[21].因此,這3種酶的S-亞硝基化很可能會(huì)抑制3-磷酸甘油酸的還原.

蛋白質(zhì)組學(xué)研究表明,植物中參與核酮糖-1,5-二磷酸再生的多種酶也被鑒定為S-亞硝基化蛋白,包括果糖二磷酸酶[4-5,7-9,14]、景天庚酮糖二磷酸酶[4]、轉(zhuǎn)酮醇酶[4,8,14-15]、磷酸戊糖異構(gòu)酶[7-8,15]、磷酸核酮糖激酶[8,11,14-15]和卡爾文循環(huán)蛋白CP12[8].衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)中所有的卡爾文循環(huán)相關(guān)酶都被鑒定為S-亞硝基化蛋白.值得注意的是,除了活性可被S-亞硝基化抑制的衣藻TPI[22]和植物RuBisCO[4]之外,其他卡爾文循環(huán)相關(guān)酶的S-亞硝基化調(diào)節(jié)都沒(méi)有被生物化學(xué)分析進(jìn)一步證實(shí)[21].因此,進(jìn)一步解析卡爾文循環(huán)相關(guān)酶的S-亞硝基修飾有助于深入認(rèn)識(shí)植物碳同化的調(diào)控網(wǎng)絡(luò).

3 S-亞硝基化可調(diào)節(jié)抗氧化系統(tǒng)重要酶的活性

活性氧(ROS)的產(chǎn)生是植物體內(nèi)有氧代謝的結(jié)果.正常條件下,植物體內(nèi)ROS的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),但當(dāng)植物遭受脅迫時(shí),體內(nèi)的NO和ROS都會(huì)過(guò)量積累,從而導(dǎo)致亞硝化脅迫和氧化脅迫的發(fā)生.植物為了維持其內(nèi)環(huán)境的ROS穩(wěn)態(tài),可利用酶與非酶系統(tǒng)清除過(guò)量積累的ROS.研究者們應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)鑒定了多種清除ROS的抗氧化酶在GSNO或逆境脅迫條件下發(fā)生的S-亞硝基化修飾(圖1).

SOD可催化O2?-轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O2的歧化反應(yīng),是植物細(xì)胞抵御ROS的第一道防線.芥菜和酸橙中的鐵依賴型超氧化物歧化酶(Fe-SOD)和擬南芥中的銅鋅依賴型超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)都被鑒定為S-亞硝基化蛋白[4,9,15].

Prx可以利用巰基催化機(jī)制還原H2O2,而Trx則有助于還原態(tài)Prx的再生.植物葉綠體中含有典型的2-Cys Prx,以及非典型單體PrxQ和Prx IIE.蛋白質(zhì)組學(xué)研究表明,番茄和酸橙中的2-Cys Prx,以及擬南芥和水稻中的Prx IIE為S-亞硝基化蛋白[7-9,15].生化與遺傳學(xué)分析表明,GSNO可導(dǎo)致擬南芥Prx IIE的Cys121位點(diǎn)發(fā)生亞硝基化,并抑制其還原H2O2的能力.此外,Prx IIE具有解毒過(guò)亞硝酸鹽(ONOO-)的能力,且Prx IIE的亞硝基化也抑制了其解毒ONOO-的活性,導(dǎo)致ONOO-水平顯著上升及蛋白質(zhì)硝基化水平升高[23].

APX以抗壞血酸為底物催化H2O2的還原反應(yīng).在NO供體硝普鈉(SNP)預(yù)處理后再經(jīng)歷NaCl脅迫的酸橙中,葉綠體APX的S-亞硝基化水平上升[15].煙草細(xì)胞質(zhì)APX(cAPX)被亞硝基化修飾后,活性受到抑制,引起細(xì)胞內(nèi)H2O2含量增加,導(dǎo)致細(xì)胞死亡.cAPX的亞硝基化修飾也可導(dǎo)致其發(fā)生泛素化修飾,從而促使其被蛋白酶體降解;而NO清除劑PTIO可以減少cAPX的泛素化與降解[24].與之相反,GSNO處理引發(fā)豌豆(Pisumsativum)cAPX的Cys32發(fā)生亞硝基化修飾,促進(jìn)了該酶活性;在鹽、氧化及硝化等脅迫條件下,cAPX發(fā)生亞硝基化修飾的同時(shí),其活性也顯著增加[25].對(duì)APX的S-亞硝基化調(diào)控活性的研究主要集中于cAPX,對(duì)葉綠體APX的研究較少.然而,考慮到葉綠體APX和cAPX的序列高度同源性,葉綠體APX可能也存在類似于cAPX的S-亞硝基化調(diào)控機(jī)制.

單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)和DHAR催化植物中重要抗氧化劑抗壞血酸的再生,在氧化脅迫應(yīng)激過(guò)程中發(fā)揮重要作用.水稻和擬南芥中MDHAR[8,11]和馬鈴薯中DHAR[7]均被鑒定為S-亞硝基化蛋白.GSNO可導(dǎo)致MDHAR發(fā)生亞硝基化修飾并且抑制其酶活性[26].

Trx和Grx能夠催化巰基-二硫鍵交換反應(yīng)以及還原蛋白質(zhì)谷胱甘肽二硫化物,從而維持胞內(nèi)的氧化還原穩(wěn)態(tài).干旱處理4 d的小麥葉綠體中Trx M2的S-亞硝基化程度增加[6],葉綠體GrxS14和GrxS16在水稻noe1植株中S-亞硝基化水平增加[8].這表明NO可以通過(guò)調(diào)節(jié)抗氧化系統(tǒng)重要酶的S-亞硝基化修飾,影響其活性,從而調(diào)控植物細(xì)胞內(nèi)的ROS和RNS穩(wěn)態(tài).

4 S-亞硝基化調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成、加工與周轉(zhuǎn)

NO參與蛋白質(zhì)合成的調(diào)控.水稻和擬南芥中多種RNA結(jié)合蛋白為S-亞硝基化蛋白(圖1)[8-9,11].S-亞硝基化修飾可能通過(guò)影響RNA結(jié)合蛋白可與RNA相互結(jié)合形成核糖核蛋白復(fù)合體,參與蛋白質(zhì)合成調(diào)控.此外,植物葉綠體內(nèi)多種翻譯起始因子(如EF5A-4和EF-Tu)和核糖體蛋白(如50S RP、50S L15、50S L16、50S L27)也是S-亞硝基化蛋白[6,8-9,14].這表明NO也可以通過(guò)調(diào)節(jié)翻譯起始因子和核糖體蛋白的S-亞硝基化水平,影響葉綠體中蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程.

S-亞硝基化影響蛋白質(zhì)的加工與周轉(zhuǎn).蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)葉綠體內(nèi)多種分子伴侶(包括Cpn10、Cpn21和Cpn60)和熱激蛋白(如Hsp70)為S-亞硝基化蛋白[4,6,8-9,15].Cpn和Hsp有助于促進(jìn)多肽的正確折疊和轉(zhuǎn)運(yùn),防止異常蛋白質(zhì)聚集,尤其在植物應(yīng)答逆境脅迫時(shí)發(fā)揮重要作用.因此,Cpn和Hsp的S-亞硝基化修飾可能影響其參與蛋白質(zhì)加工過(guò)程.此外,多種與蛋白質(zhì)降解有關(guān)的蛋白質(zhì)也是S-亞硝基化蛋白,包括半胱氨酸蛋白酶抑制劑(CPI)[15]和多種大腸桿菌ATP依賴的絲氨酸蛋白酶(Clp)[6,9].CPI可與巰基蛋白水解酶形成動(dòng)態(tài)平衡,調(diào)節(jié)植物體內(nèi)多種重要生物學(xué)過(guò)程.Clp蛋白酶可清除葉綠體內(nèi)毒性蛋白或多肽,保證細(xì)胞正常的生理功能.CPI發(fā)生S-亞硝基化,可能導(dǎo)致CPI與巰基蛋白水解酶的動(dòng)態(tài)平衡受到影響,從而影響蛋白質(zhì)的降解速率;而Clp蛋白酶的S-亞硝基化也可能影響其降解蛋白質(zhì)的速率,影響細(xì)胞的正常生理功能.

5 S-亞硝基化調(diào)控Ca2+介導(dǎo)的信號(hào)通路

蛋白激酶/磷酸酶催化的可逆蛋白磷酸化對(duì)于信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和酶活性調(diào)節(jié)至關(guān)重要.CaM是細(xì)胞內(nèi)第二信使Ca2+的重要靶標(biāo),因此可作為鈣感應(yīng)器在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮作用.NDPK參與維持細(xì)胞內(nèi)NDP和NTP的代謝平衡,從而調(diào)控植物生長(zhǎng)與發(fā)育的多種途徑.葉綠體定位的NDPK2是植物光敏色素介導(dǎo)的植物光信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中的重要物質(zhì).蛋白質(zhì)組學(xué)研究顯示,馬鈴薯葉片中的NDPK2被鑒定為S-亞硝基化蛋白,擬南芥植株中CaM在低溫條件下S-亞硝基化水平上升[7,14].這兩種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)蛋白質(zhì)的S-亞硝基化水平的變化可能調(diào)控相應(yīng)信號(hào)的傳遞.

6 S-亞硝基化調(diào)控氮硫同化和四吡咯化合物合成

葉綠體內(nèi)通過(guò)谷氨酰胺合成酶(GS)與谷氨酸合成酶(GOGAT)的聯(lián)合作用,將植物吸收的無(wú)機(jī)氨轉(zhuǎn)變成谷氨酰胺和谷氨酸.植物體中存在多種不同亞細(xì)胞定位的GS同工型.蛋白質(zhì)組學(xué)研究表明,擬南芥中葉綠體定位的GS2在低溫處理后S-亞硝基化程度增加[9,14].此外,水稻noe1植株中的GOGAT的S-亞硝基化水平也發(fā)生變化.這些表明葉綠體中GS/GOGAT循環(huán)同化氨過(guò)程受S-亞硝基化的調(diào)節(jié).

硫是植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一,參與合成多種重要代謝物,如甲硫氨酸、維生素、輔酶、GSH和含巰基蛋白等.植物通過(guò)根細(xì)胞膜上的專一轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將環(huán)境中的無(wú)機(jī)硫吸收,在根細(xì)胞質(zhì)體或葉肉細(xì)胞葉綠體中經(jīng)過(guò)一系列酶促還原后生成硫化物.在半胱氨酸合成酶(CSase)的催化下,H2S與O-乙酰絲氨酸(OAS)反應(yīng)生成Cys.蛋白質(zhì)組學(xué)研究表明,馬鈴薯葉片中CSase可以被S-亞硝基化,低溫可以誘導(dǎo)擬南芥植株中CSase的S-亞硝基化水平上升[7,14],這表明NO通過(guò)調(diào)節(jié)CSase的S-亞硝基化來(lái)參與調(diào)控葉綠體硫同化過(guò)程.

質(zhì)體中合成的四吡咯化合物對(duì)于合成多種葉綠素、血紅素和光敏色素等至關(guān)重要[27].四吡咯化合物的合成過(guò)程至少需要25種酶的催化作用.大量研究已經(jīng)證實(shí)該過(guò)程中有4種酶的氧化還原狀態(tài)受到Trx調(diào)節(jié),5種酶受硫氧還蛋白還原酶C氧化還原系統(tǒng)(NTRC)的調(diào)節(jié).其中,谷氨酸-1-半醛-2,1-氨基變位酶(GSAT)和Mg螯合酶(MgCh)的活性受到Trx和NTRC調(diào)節(jié)[27].酸橙中的GSAT和水稻中的MgCh均可發(fā)生S-亞硝基化[8,15].但是,目前并沒(méi)有生物化學(xué)或分子遺傳學(xué)證據(jù)可證明NO分子可以調(diào)控四吡咯化合物的生物合成.

7 結(jié) 語(yǔ)

環(huán)境變化導(dǎo)致葉綠體中RNS的產(chǎn)生,了解葉綠體蛋白質(zhì)S-亞硝基化的調(diào)控機(jī)制具有重要意義.蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果揭示了蛋白質(zhì)S-亞硝基化可調(diào)控葉綠體中多種信號(hào)和代謝途徑,如光合電子傳遞、卡爾文循環(huán)、抗氧化系統(tǒng)、蛋白質(zhì)合成、蛋白質(zhì)加工與周轉(zhuǎn)、Ca2+介導(dǎo)的信號(hào)通路、氮同化、硫同化,以及四吡咯化合物的合成等(圖1).這對(duì)于深入理解植物NO信號(hào)分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)具有重要意義.然而,由于目前對(duì)S-亞硝基化蛋白主要依賴于凝膠電泳的方法,該方法無(wú)法鑒定S-亞硝基化發(fā)生的具體Cys位點(diǎn),也無(wú)法定量還原態(tài)Cys與發(fā)生S-亞硝基化的比例.同時(shí),目前絕大部分蛋白發(fā)生S-亞硝基化的調(diào)控機(jī)理尚不清楚.因此,今后需完善翻譯后修飾蛋白質(zhì)組學(xué)的研究方法,實(shí)現(xiàn)精確鑒定和定量蛋白質(zhì)發(fā)生S-亞硝基化的Cys位點(diǎn),并且利用生物化學(xué)與分子遺傳學(xué)策略深入解析蛋白質(zhì)S-亞硝基化調(diào)控葉綠體代謝過(guò)程.