自由基調(diào)控離子通道的研究

瀏覽次數(shù)：2218　發(fā)布日期：2010-7-19　來(lái)源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

氧自由基（FORs）是生物體生命活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的物質(zhì)，在動(dòng)物體中引起許多重要的生物化學(xué)及生理學(xué)現(xiàn)象。FORs作用于離子通道及受體復(fù)合物引發(fā)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)對(duì)細(xì)胞內(nèi)代謝活動(dòng)進(jìn)行調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，伴隨著植物生長(zhǎng)、激素活動(dòng)及脅迫應(yīng)激等不同生命過(guò)程，F(xiàn)ORs形成并逐漸累積，同時(shí)累積的還有胞內(nèi)鈣離子。因此，研究人員推測(cè)，在植物中同樣存在FORs調(diào)控離子通道從而調(diào)節(jié)相關(guān)生命活動(dòng)的機(jī)制。

上圖：采用非損傷微測(cè)技術(shù)測(cè)定了羥自由基對(duì)不同植物根部表皮細(xì)胞離子流速的影響
A：K⁺外流圖；B：Ca²⁺內(nèi)流圖

為了驗(yàn)證以上推測(cè)，英國(guó)的研究人員Vadim Demidchik等以擬南芥根部細(xì)胞原生質(zhì)體為材料，利用發(fā)光法、電生理研究方法以及非損傷微測(cè)技術(shù)（MIFE）分別測(cè)定了羥自由基（OH^·）等不同誘導(dǎo)處理下，擬南芥根部細(xì)胞胞外鉀離子濃度（[K⁺]out）、胞內(nèi)鈣離子濃度（[Ca²⁺]in）、整體細(xì)胞電流以及K⁺、Ca²⁺流速等信息。

研究表明，氧自由基(FORs)激活擬南芥根部細(xì)胞質(zhì)膜Ca²⁺、K⁺通道，分別介導(dǎo)Ca²⁺內(nèi)流及K⁺外流。而且在接受環(huán)境刺激信號(hào)及處于伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期的細(xì)胞中，F(xiàn)ORs的通道激活作用更顯著。此外，對(duì)根部氧自由基的淬滅，根部的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)受到抑制，證實(shí)自由基引起的Ca²⁺內(nèi)流在細(xì)胞生長(zhǎng)中的作用。在單子葉、C3、C4等其他植物中均得到類(lèi)似的結(jié)果，說(shuō)明氧自由基的調(diào)控機(jī)制及功能比較保守。該研究成果闡明了FORs在細(xì)胞內(nèi)具有精確的作用位點(diǎn)及具體的機(jī)制，為信號(hào)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制的研究提供了一個(gè)范例。

關(guān)鍵詞：鈣（Calcium）、通道（Channel）、氧自由基（Free oxygen radical）、鉀（Potassium）

參考文獻(xiàn)：Demidchik et al. J. Cell Sci. 2003: 116: 81-88.

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ABSTRACT:

Free oxygen radicals are an irrefutable component of life, underlying importantbiochemical and physiological phenomena in animals. Here itis shown that free oxygen radicals activate plasma membraneCa²⁺- and K⁺-permeable conductances in Arabidopsis root cell protoplasts,mediating Ca²⁺ influx and K⁺ efflux, respectively. Free oxygenradicals generate increases in cytosolic Ca²⁺ mediated by anovel population of nonselective cation channels that differin selectivity and pharmacology from those involved in toxic Na⁺influx. Analysis of the free oxygen radical-activated K⁺ conductanceshowed its similarity to the Arabidopsis root K⁺ outward rectifier.Significantly larger channel activation was found in cells responsiblefor perceiving environmental signals and undergoing elongation.Quenching root free oxygen radicals inhibited root elongation,confirming the role of radical-activated Ca²⁺ influx in cellgrowth. Net free oxygen radical-stimulated Ca²⁺ influx and K⁺efflux were observed in root cells of monocots, dicots, C3 and C4plants, suggesting conserved mechanisms and functions. In conclusion,two functions for free oxygen radical cation channel activationare proposed: initialization/amplification of stress signalsand control of cell elongation in root growth.

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