Arabidopsis의 칼슘 시그널링

Calcium signaling in Arabidopsis
아라비도시스탈리아나

Arabidopsis의 칼슘 시그널링은 Arabidopsis 식물이 자극에 반응하기 위해 사용하는 칼슘 매개 신호 경로입니다.이 경로에서 Ca는 장거리2+ 통신 이온으로 작용하여 발전소 전체에 걸쳐 빠른 통신을 가능하게 한다.포도당과 수크로스 같은 대사물의 전신 변화는 자극 후 몇 분 정도 걸리지만 유전자 전사는 몇 [1]초 안에 일어난다.호르몬, 펩타이드 및 RNA는 식물이 상처에 반응하는 속도보다 느린 속도로 혈관계를 통과하기 때문에 Ca가 빠른 신호 [1]전파에 관여해야 한다는 것을2+ 나타냅니다.Ca는2+ 인근 세포와 조직으로의 국소적인 통신 대신 혈관 시스템 내의 질량 흐름을 사용하여 식물 전체의 신속한 이동을 지원합니다.목질과2+ 인골을 통해 이동하는 Ca는 세포에서 "칼슘 시그니처" 수용체 시스템을 통해 작용하며, 여기서 그들은 신호를 통합하고 방어 [2]유전자의 활성화에 반응합니다.이러한 칼슘 시그니처는 자극에 대한 정보를 인코딩하여 식물의 반응을 자극 유형에 맞게 합니다.

칼슘 상처/손상 반응

다른 종류의 자극은 아라비도시스 식물 내에서 다른 반응을 일으킨다.식물에 대한 상처 또는 손상은 손상되지 않은 조직에 대한 경고 메시지 역할을 하는 상처 활성 표면 전위(WASP) 변화를 일으킨다.이 상처 반응은 혈장막 탈분극, H+ 및 Ca2+ 유출 및 K+ 유입을 유발하여 활동 전위를 유발한다.이 활동 잠재력은 Ca 세포질 농도를 증가시키고2+, 따라서 시그널링이 퍼지고 전신 조직에 도달하면서 칼슘을 인두로 보냅니다.식물에 의해 인식되는 다양한 자극으로 인해 비생물 및 생물적 스트레스는 Ca 농도의2+ 다른 진폭, 지속 시간, 빈도 및 국소화를 초래한다.이러한 "칼슘 시그니처"는 자극의 성질에 대한 정보를 인코딩하고 서로 다른 시그니처는 서로 [2]다른 센서 단백질에 의해 감지됩니다.초본은 비생물적 스트레스 인자인 상태에서 조절2+ 유비퀴틴 단백질 칼모듈린에 의해 Ca가 검출되어 JAV1을 인산화한다.또한 JAV1을 편재시켜 JA의 생합성을 억제하지 않고 JA호르몬의 급격한 증가를 일으킨다.이 증가는 방어 시스템이 초식 [3]동물에 대한 JA 유도 방어 유전자를 전사하기 시작하라는 신호이다.경보 메시지는 WASP, Ca2+ 및 [2]JA와 같은 호르몬 신호를 통해 플랜트 전체에 걸쳐 생성되고 손상되지 않은 조직으로 전파됩니다.

칼슘 냉반응

아라비도시스 식물은 냉온에 노출되면 냉반응 유전자를 유도한다.식물 표면에 존재하는 COLD1 수용체가 차가운 온도를 감지하고 Ca 채널을 활성화하기2+ 위해 이들 채널은 MCA1, MCA2 및 기타 미결정 채널을 포함한다.Ca 채널이2+ 활성화되면 Ca가 세포 안으로 이동하여2+ 세포2+ 내 Ca [4]농도를 높일 수 있다.세포 내 Ca의2+ 농도와 지속 시간은 식물들이 온도에 적응하는 것뿐만 아니라 냉간 [5]지속 시간의 강도와 길이에 의해 결정된다.Ca 농도의 증가2+ 동안2+ Ca는 Ca 의존성 단백질 키나제(CPKs)의 농도를2+ 증가시키기 위한 두 번째 전달자로 사용된다.Ca 농도가 증가하는 동안2+ Ca는2+ CRLK 및 AtSR1/CAMTA3의 칼모듈린에도 결합한다.CRLK의 활성화는 MAPK 경로를 활성화하는 MAPK 캐스케이드를 유발하여 ICE1의 열화를 억제하는 시그널링: ICE1은 CBF/[5]DREB 유전자의 생성을 촉진하는 전사 인자를 암호화합니다.또한 AtSR1은 CBF의 프로모터 영역에 결합하고 CBF 유전자 [4]발현을 촉진한다.다음으로 CBF 및 DREB 전사단백질이 합성되어 냉유도유전자 DRE [6]및 CRT의 프로모터에 결합한다.냉유도 유전자의 프로모터 영역에 결합하는 것은 냉유전자의 전사 속도를 증가시켜 아라비도시스 식물이 추위에 더 적응할 수 있게 한다.이2+ Ca 시그널링 캐스케이드, 그리고 추운 온도에 반응하는 차가운 유전자의 전사는 식물의 생존을 가능하게 합니다.

레퍼런스

  1. ^ a b Johns S, Hagihara T, Toyota M, Gilroy S (April 2021). "The fast and the furious: rapid long-range signaling in plants". Plant Physiology. 185 (3): 694–706. doi:10.1093/plphys/kiaa098. PMC 8133610. PMID 33793939.
  2. ^ a b c Savatin DV, Gramegna G, Modesti V, Cervone F (2014). "Wounding in the plant tissue: the defense of a dangerous passage". Frontiers in Plant Science. 5: 470. doi:10.3389/fpls.2014.00470. PMC 4165286. PMID 25278948.
  3. ^ Yan C, Fan M, Yang M, Zhao J, Zhang W, Su Y, et al. (April 2018). "Injury Activates Ca2+/Calmodulin-Dependent Phosphorylation of JAV1-JAZ8-WRKY51 Complex for Jasmonate Biosynthesis". Molecular Cell. 70 (1): 136–149.e7. doi:10.1016/j.molcel.2018.03.013. PMID 29625034.
  4. ^ a b Yuan P, Yang T, Poovaiah BW (December 2018). "Calcium Signaling-Mediated Plant Response to Cold Stress". International Journal of Molecular Sciences. 19 (12): 3896. doi:10.3390/ijms19123896. PMC 6320992. PMID 30563125.
  5. ^ a b Zarka DG, Vogel JT, Cook D, Thomashow MF (October 2003). "Cold induction of Arabidopsis CBF genes involves multiple ICE (inducer of CBF expression) promoter elements and a cold-regulatory circuit that is desensitized by low temperature". Plant Physiology. 133 (2): 910–918. doi:10.1104/pp.103.027169. PMC 219064. PMID 14500791.
  6. ^ Chinnusamy V, Ohta M, Kanrar S, Lee BH, Hong X, Agarwal M, Zhu JK (April 2003). "ICE1: a regulator of cold-induced transcriptome and freezing tolerance in Arabidopsis". Genes & Development. 17 (8): 1043–1054. doi:10.1101/gad.1077503. PMC 196034. PMID 12672693.