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Nat Commun郭岩:Ca2+激活的14-3-3蛋白在盐胁迫中充当分子开关

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[成果与文献分享]

Nat Commun郭岩:Ca2+激活的14-3-3蛋白在盐胁迫中充当分子开关

 楼主| xuyue_2017 发表于 2020-12-11 09:23  
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NMT作为生命科学底层核心技术,是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年,NMT已扎根中国15年。2020年,中国NMT销往瑞士苏黎世大学,正式打开欧洲市场。


基本信息
主题:Ca2+激活的14-3-3蛋白在盐胁迫中充当分子开关
期刊:Nature Communications
研究使用平台:NMT植物耐盐创新平台
标题:Calcium-activated 14-3-3 proteins as a molecular switch in salt stress tolerance
作者:中国农业大学杨永青、郭岩、杨志佳

检测离子/分子指标
Na+

检测样品
拟南芥根,距根尖300 μm根表上的点


中文摘要

钙是一种常见的第二信使,可以触发许多细胞反应。然而,目前还不清楚钙信号是如何被不同的钙传感器(calcium sensors)协同解码,进而调节下游的靶点以实现特定的生理功能。本研究表明PKS5可以负调控拟南芥中盐分过度敏感(SOS)信号通路。PKS5能与SOS2在Ser294处相互作用并使其磷酸化,促进SOS2与14-3-3蛋白之间的相互作用,抑制SOS2的活性。然而,盐胁迫促进了14-3-3蛋白和PKS5之间的相互作用,抑制了其激酶的活性,并且解除了对SOS2的抑制。研究为14-3-3蛋白与Ca2+结合,Ca2+调节14-3-3依赖的SOS2和PKS5激酶活性提供的了证据。研究结果表明,盐诱导的钙信号由14-3-3和SOS3/SCaBP8蛋白解码,它们选择性地激活/失活下游蛋白激酶SOS2和PKS5,通过协同介导质膜Na+/H+逆向转运体和H+-ATPase活性来调节Na+稳态。NMT技术通过监测拟南芥根部Na+流确定了PKS5影响植物耐盐性的方式。

离子/分子流实验处理方法

7日龄拟南芥幼苗100 mM NaCl处理24 h


离子/分子流实验结果

之前的研究结果表明PKS5能磷酸化SOS2并调节SOS2激酶活性,接下来需要确定PKS5是否影响拟南芥的耐盐性。利用NMT技术,在100 mM NaCl处理12 h后,检测了7日龄BigM、pks5-3pks5-4幼苗根系分生区Na+流速。盐胁迫根系呈现明显的净Na+外排,但pks5-3pks5-4的外排速率明显低于BigM(图1c, d)。

SOS2的过表达并不能改善pks5-4盐敏感表型,然而,pks5-4的盐敏感表型是通过SOS2S294A的表达所改善。然后本研究检测了杂交株系中的Na+流速,发现SOS2S294A的表达改善了pks5-4的Na+流速,而SOS2的表达却没有(图1g, h)。因此,PKS5以依赖SOS2Ser294磷酸化的方式负调节拟南芥的耐盐性。


图1. SOS2Ser294突变可改善pks5-4的盐敏感表型


其他实验结果

  • PKS5可以与SOS2在Ser294位点相互作用并磷酸化SOS2。
  • PKS5通过磷酸化SOS2负调控SOS2激酶活性。
  • PKS5通过14-3-3s抑制酵母中的SOS通路。
  • PKS5依赖性的SOS2Ser294磷酸化抑制SOS2激酶的活性。
  • PKS5以依赖SOS2Ser294磷酸化的方式负调控拟南芥的耐盐性。
  • 盐胁迫增强了14-3-3蛋白与PKS5的相互作用。
  • 盐胁迫下,14-3-3蛋白抑制PKS5的活性。
  • 14-3-3λ和14-3-3κ通过抑制PKS5活性调节PMH+-ATPase活性。
  • 14-3-3λ和κ至少部分通过抑制PKS5激酶活性来调节拟南芥对碱性胁迫响应。
  • 不同浓度的钙参与调控14-3-3-介导的SOS2和PKS5的激活和抑制。


结论

有无盐分的情况下,14-3-3蛋白结合并抑制SOS2或PKS5,这些蛋白-蛋白相互作用与14-3-3钙结合亲和力增强有关,这对植物适应盐胁迫的能力至关重要。


离子流实验使用的测试液

0.1 mM CaCl2, 0.1mM KCl, 0.5 mM NaCl, 0.3mM MES, pH 6.0
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