背景
微管是广泛的细胞功能所必需的，包括细胞分裂，细胞内运输，细胞器定位和细胞极性的产生。微管的主要成分是微管蛋白异二聚体蛋白，由α-微管蛋白和β-微管蛋白两个亚基组成。两种微管蛋白亚基都可以通过翻译后修饰而被广泛改变，包括脱甘氨酸/酪氨酸化、乙酰化/脱乙酰化、聚谷氨酰胺化、聚甘氨酸化和磷酸化。对于不同的微管蛋白同型，翻译后修饰的功能仍然是一个争论的问题。尽管，众所周知，其中一些与稳定/动态微管群体有关，而其他似乎影响运动蛋白的结合[1］．微管蛋白磷酸化是一种翻译后修饰，在动物和植物细胞中尚未广泛观察到，其确切功能尚不清楚。
最近的研究表明，动物微管蛋白可以被不同的环状核苷酸依赖(cAMP-和cgmp依赖)蛋白激酶系统磷酸化２＋-依赖蛋白激酶(包括Ca２＋-calmodulin-dependent和Ca２＋-依赖的，磷脂刺激类型的酶)，酪蛋白激酶和酪氨酸激酶也[2，3.］．结合的数据表明，植物微管蛋白也可以通过不同类型的蛋白激酶进行广泛的磷酸化，丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基的磷酸化参与了植物微管蛋白高水平多态性的产生[4］．建立这种微管蛋白修饰的功能作用是很有趣的，因为磷酸化是一种普遍的翻译后修饰，这是大多数蛋白质的典型特征。本文报告了不同蛋白激酶激活剂和抑制剂对计划细胞微管动力学和细胞周期进程的影响。
材料和方法
两个工厂,拟南芥［5]及烟草BY-2细胞培养[6(由j.p教授转交。Verbelen, University of Antwerp, Belgium)都表达gfp微管蛋白和答:芥和烟草本研究采用野生型。GFP-labeled微管在答:芥共聚焦激光扫描显微镜分析by -2细胞。
3天的根尖洋葱本研究还使用了幼苗。小鼠单克隆抗体TU-01(抗α-微管蛋白)和TU-06(抗β-微管蛋白)V. Viklicky和P. Draber，捷克共和国布拉格分子遗传学研究所)利用免疫荧光显微镜观察了洋葱分生组织根尖细胞中的微管。其次使用fitc标记的抗小鼠抗体(Sigma，美国)。抗体对微管的固定和染色，如我们早期所述[7］．
作为蛋白激酶的调控因子，二丁基camp (Serva，德国)联合ATP、多粘菌素B (Serva，德国)、三氟拉嗪(Serva，德国)和冈田酸(Sigma，美国)被使用。
结果
为了更详细地分析微管蛋白磷酸化在植物细胞中的功能作用，我们在研究中使用了几种不同类型的蛋白激酶的特异性抑制剂和激活剂。二丁基camp (10 μM结合100 μM ATP)作为camp依赖的磷酸化激活剂，多粘菌素B (5 mM)作为蛋白激酶C的抑制剂，三氟拉嗪(5 mM)作为Ca的抑制剂２＋研究了浓度为1-30 nM的-钙调素依赖性蛋白激酶和冈田酸(蛋白磷酸酶2A型抑制剂，PP2A)对微管动力学和微管结构变化的影响。用这些化合物分别处理幼苗的根尖。研究了这些蛋白激酶调控因子对植物材料在激活剂或抑制剂作用下6、12和24 h间期和有丝分裂微管结构重组的影响。
微管免疫荧光分析显示，cAMP处理后细胞间期微管和有丝分裂微管均被破坏，解聚微管蛋白在细胞核周围聚集。三氟拉嗪处理洋葱细胞后，微管发生重组，其空间组织由横向向纵向转变，形成较厚的纵向阵列。的治疗答:cepa含有多粘菌素B的细胞对微管组织的影响与三氟拉嗪相同。
共聚焦激光扫描和光学显微镜答:芥和n .烟草细胞显示冈田酸抑制细胞生长，改变细胞形态，并影响微管的组织。
结论
我们综述了植物微管蛋白可以通过不同类型的蛋白激酶进行广泛的磷酸化，以及微管蛋白磷酸化参与植物细胞周期的调控[4］．许多研究表明，不同的蛋白磷酸酶抑制剂对动植物细胞中的微管有影响。例如，研究表明紫鸭跖草雄蕊毛细胞与冈田酸和其他蛋白磷酸酶抑制剂引起中期转运时间和姐妹染色单体分离方式的变化[8］．的治疗拟南芥抑制丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶(冈氨酸或毛囊素A)的芽引起了根形态的破坏，这可以通过这些化合物对皮层微管功能的影响来解释[9］．这些作者后来证明，磷酸酶抑制剂和蛋白激酶抑制剂不仅破坏根的形态，而且暴露于某些类型的抑制剂后，皮质微管也会变得无序[10］．特别地，这些作用是蛋白磷酸酶的特点，如毛蕊胞苷A和cantaridin。蛋白激酶抑制剂staurosporine在植物细胞中也有类似的效果[11- - - - - -13］．近年来，在花萼素A和冈田酸处理后，微管被破坏百合属植物［14］．因此，文献表明磷酸化和去磷酸化是皮层微管网络组织和有丝分裂功能的分子机制的一部分。
对动物细胞的研究清楚地表明冈田酸和其他蛋白磷酸酶抑制剂可诱导有丝分裂阻滞[15，16，染色体过早凝结[17，18，微管拆卸[18，19， DNA片段[20.，21]和细胞凋亡[16，17，20.，21］．
总结我们获得的数据，我们可以得出结论，cAMP和蛋白激酶抑制剂处理后微管空间组织的变化导致细胞周期进程的紊乱，最有可能启动植物细胞的细胞死亡程序。
参考文献
- 1.
Westermann S, Weber K:翻译后修饰调控微管功能。细胞生物学杂志。2003,4:938-947。10.1038 / nrm1260。
- 2.
Luduena RF:微管蛋白的多种形式:不同的基因产物和共价修饰。情报杂志。1998,178:207-275。
- 3.
MacRae TH:微管蛋白翻译后修饰。酶及其作用机制。中国生物化学杂志。1997,23(4):457 - 461。10.1111 / j.1432-1033.1997.00265.x。
- 4.
植物微管蛋白磷酸化及其在细胞周期进程中的作用。北约系列。
- 5.
Ueda K, Matsuyama T, Hashimoto T:转基因活细胞微管的可视化拟南芥．原生质。1999,206:201-206。10.1007 / BF01279267。
- 6.
Kumagai F, Yoneda A, Tomida T, Sano T, Nagata T, Hasezawa S:通过同步稳定表达GFP-tubulin的烟草by -2细胞观察M/G1界面新生微管的命运:活植物细胞中皮层微管重组的时间序列观察。植物生理学报。2001,42(4):723-32。10.1093 /卡式肺囊虫肺炎/ pce091。
- 7.
Yemets AI, Kundel’chuk OP, Smertenko AP, Solodushko VA, Rudas VA, Gleba YY, Blume YB:从a烟草plumbaginifolia体细胞杂交突变体。应用电子学报。2000,100:847-857。10.1007 / s001220051361。
- 8.
雄蕊毛细胞中期转运时间和姐妹染色单体分离模式的变化紫鸭跖草经蛋白磷酸酶抑制剂治疗后。中国生物医学工程学报，2012,31(6):643 - 648。
- 9.
Smith RD, Wilson JE, Walker JC, Baskin TI:蛋白磷酸酶抑制剂阻断根发发育，改变细胞形状拟南芥的根源。植物学报。1994,194:516-524。10.1007 / BF00714465。
- 10.
蛋白质激酶和磷酸酶抑制剂改变根的形态和紊乱皮质微管。植物营养与肥料学报。1997,19(4):492 - 498。10.1104 / pp.113.2.493。
- 11.
用冈田酸作为探针分析植物细胞周期进程。Acta botanica sinica, 2017, 36(6): 769 - 772。
- 12.
Mizuno K:蛋白激酶抑制剂对赤霉素诱导的红豆皮层微管伸长、重定向和上胚轴微管蛋白异构体变化的抑制作用。植物生理学报。1994,35(4):449 - 457。
- 13.
张凯，王志强，王志强:磷酸磷酸酶抑制剂冈田酸对烟草有丝分裂的抑制作用。植物营养与肥料学报。1992,33:677-688。
- 14.
Foissner I, Grolig F, Obermeyer G:可逆性蛋白磷酸化调节花粉管细胞骨架的动态组织:萼藻素A和冈田酸的影响。生物医学进展。2002,22(1):1-5。10.1007 / s00709 - 002 - 0032 - 9。
- 15.
丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶。生物化学学报，1995,32(4):429 - 434。
- 16.
Lerga A, Richard C, Delgado MD, Caneles M, Frade P, Cuadrado MA, Leon J:蛋白磷酸酶抑制剂okadaic acid在K562白血病细胞中的两种独立作用是凋亡和有丝分裂阻滞。生物化学学报。1999,26(4):457 - 461。10.1006 / bbrc.1999.0852。
- 17.
Ishida Y, Furukawa Y, Decaprio JA, Saito M, Griffin JD:磷酸酶抑制剂冈田酸治疗髓系白血病细胞可诱导细胞周期阻滞在G1/S或G2/M，取决于剂量。中国生物医学工程学报，1998,15(4):491 - 497。10.1002 / jcp.1041500308。
- 18.
孙启勇，吴国明，赖磊，周志刚，王志刚，黄志刚，黄志刚:蛋白磷酸酶对猪卵母细胞成熟和受精过程中丝裂原活化蛋白激酶磷酸化、微管组织、染色质行为和细胞周期进程的调控。中国生物医学工程学报，2002,22(6):588 -588。
- 19.
蛋白质磷酸酶抑制剂可改变细胞微管，减少泪泡中卡巴酚依赖的蛋白质分泌。中国生物医学工程学报，2000,20:373-383。10.1076 / 0271 - 3683(200005)二十5;1 - 1;FT373。
- 20.
Inomata M, Saijo N, Kawashima K, Kaneko A, Fujiwara Y, Kunikana H, Tanaka Y:蛋白磷酸酶抑制剂冈田酸诱导视网膜母细胞瘤细胞凋亡。中华肿瘤杂志，1998,21(4):429 - 434。10.1007 / BF01213319。
- 21.
Nuydens R, Dispersyn G, van den Keiboom G, de Jong M, Connors R, Ramaekers F, Borgers M, Geerts H: Bcl-2可以防止神经元细胞凋亡相关的微管改变。细胞凋亡。2000,5:43-51。10.1023 /: 1009685609275。
确认
这项工作部分得到了INTAS基金N 03-51-6459的支持。
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微管蛋白磷酸化与植物细胞死亡相关吗?BMC植物杂志5，S36(2005)。https://doi.org/10.1186/1471-2229-5-S1-S36
关键字
- 冈田酸
- 大脑皮层微管
- 三氟啦嗪
- 蛋白磷酸酶抑制剂
- 过早染色体缩合