植物是怎么感知我们的世界的?用蛋白质

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小编:图片来源:Maarten Deckers 描绘植物的感知图谱 植物不像人类,它们没有眼睛、耳朵或鼻子之类的面部感官特征。但这并不妨碍它们演化出观察、听、或嗅到周围潜在威胁的方法。植物的

  植物是如何感知我们的世界的?

  图片来源:Maarten Deckers

  描绘植物的感知图谱

  植物不像人类,它们没有眼睛、耳朵或鼻子之类的面部感官特征。但这并不妨碍它们演化出观察、听、或嗅到周围潜在威胁的方法。植物的感知过程是复杂又神秘的,近期,一项关于植物蛋白相互作用的新研究,为科学人士提供了新的见解。

  不像哺乳动物那样长出感受器官,植物是利用位于细胞外膜的蛋白质来探测周围的化学物质、病原体蛋白、或是其它有机体释放出的激素。这些探测的结果将向植物体内的细胞发送警告信号。这项研究发表在了《自然》杂志上,它的研究重点是一种对该探测过程至关重要的膜蛋白:LRR类受体蛋白激酶。

  有上百种LRR类受体蛋白激酶可以促进植物的发育、生长和免疫过程,以及植物应对不同压力时的反应能力,而我们对于这些蛋白质如何进行相互作用的理解却非常有限,但是这个由国际团队领导的新研究已经描绘出了200种蛋白质相互作用的图谱。

  “这是一项具有开创性的研究,它朝着发现这些蛋白质之间的第一层相互作用更进了一步。”研究人员之一,来自阿拉巴马大学伯明翰分校的生物学助理教授Shahid Mukhtar说道,“对植物蛋白之间相互作用的理解,有助于日后其他科研人员研究如何增强植物应对病原体或炎热、干旱、盐分、冷休克等其它压力时的抵抗力。同时,这项研究也为全世界科学家未来的研究方向提供了一个路标。”

  有趣的相互作用

  研究人员通过克隆LRR类受体蛋白激酶的胞外区域(即感知细胞外部分子的部分)生成了该图谱。然后对它们进行配对测试,看它们是否会发生相互作用。他们将信息添加到蛋白质网络中,该网络显示了是哪一些关键的蛋白质充当了感官蛋白相互作用的“主节点”,同时也揭示了一些以前未知、而如今发现可能是植物感官通路关键的LRR类受体蛋白激酶。

  研究人员通过对一些在蛋白质网络中没有突出的关键性蛋白质的植物进行基因水平上的研究,证实了他们的发现。这些植物的发育和免疫系统都已损坏,这也更强调了研究人员此前已坚定出的那些感官识别蛋白的重要性。

  这项对植物系统的新研究,可以帮助我们在基因工程中培育出更具有活力的植物,甚至是培育出可以被军方用作远程传感器的新型植物。此外,因为人类的蛋白质结构与LRR类受体蛋白激酶类似,在植物的生物学机制上的新研究成果,也能对某些人类疾病的进一步研究提供帮助。

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