欧美国产日韩在线免费观看-欧美日韩成人激情一区二区-欧美久久综合一区二区-亚洲av寂寞少妇久久

基本信息

主題： NMT發(fā)現(xiàn)胞質(zhì)酸化激活陰離子通道SLAH3排氯排硝 為驗(yàn)證SLAH3是pH感受器提供直接證據(jù)

期刊：Current Biology

影響因子：10.834

研究使用平臺(tái)：NMT水旱脅迫創(chuàng)新平臺(tái)

標(biāo)題：Acidosis-induced activation of anion channel SLAH3 in the flooding-related stress response of Arabidopsis

作者：維爾茨堡大學(xué)Rainer Hedrich、Tobias Maierhofer、Julian Lehmann

檢測離子/分子指標(biāo)

陰離子（NO₃^-、Cl^-）

檢測樣品

7日齡擬南芥（WT、slah3-1）根、葉肉細(xì)胞

類似代表性NMT文獻(xiàn)

·PP蘭大何凱：NMT發(fā)現(xiàn)陰離子通道調(diào)節(jié)因子調(diào)節(jié)硝酸鹽通道促硝酸鹽外排緩解植物銨毒

·加州大學(xué)欒升、蘭大何凱：NMT發(fā)現(xiàn)AtPiezo介導(dǎo)植物根冠Ca2+流響應(yīng)機(jī)械力

·MP萬建民院士：無損“電生理"鈣流為揭示OsCNGC9通道調(diào)控水稻低溫響應(yīng)機(jī)制提供直接證據(jù)

·Nature：NMT為氣孔免疫鈣通道的發(fā)現(xiàn)提供重要證據(jù) | NMT植物防御創(chuàng)新科研平臺(tái)

植物作為固著生物，獲得了感知和響應(yīng)生物和非生物脅迫的能力，從而在環(huán)境的劇烈變化中生存。氣候的變化除了干旱，也會(huì)有洪水發(fā)生。水淹脅迫會(huì)導(dǎo)致厭氧引發(fā)的細(xì)胞質(zhì)酸中毒并損害植物功能。使植物細(xì)胞感知到酸性并通過膜去極化傳遞這種信號的分子機(jī)制以前是未知的。本研究表明酸中毒誘導(dǎo)的擬南芥根陰離子外排依賴于S型陰離子通道AtSLAH3。SLAH3在爪蟾卵母細(xì)胞中的異源表達(dá)表明，陰離子通道被細(xì)胞質(zhì)pH值的一個(gè)小的生理性下降直接激活。酸中毒引起的SLAH3的激活是由組氨酸330和454的質(zhì)子化所介導(dǎo)的。超分辨率顯微鏡分析表明，細(xì)胞內(nèi)質(zhì)子濃度的增加使SLAH3從電沉默的通道二聚體轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚詥误w形式。研究結(jié)果表明，酸化后，質(zhì)子直接將SLAH3轉(zhuǎn)換為開放構(gòu)型，繞過激酶依賴性激活。此外，在水淹條件下，與SLAH3功能喪失的突變體相比，野生型擬南芥的應(yīng)激響應(yīng)顯著更高。本研究關(guān)于SLAH3 pH傳感器功能的遺傳證據(jù)可以指導(dǎo)改良具有更好的抗逆性的作物品種。

離子/分子流實(shí)驗(yàn)處理

在植物對各種脅迫（包括缺氧）的響應(yīng)中，有人推測細(xì)胞膜酸化和質(zhì)膜去極化之間有直接聯(lián)系。這種響應(yīng)也可以通過向擬南芥幼苗的根部施加ABA來觸發(fā)，導(dǎo)致野生型（WT）植株的細(xì)胞質(zhì)pH下降，并且誘導(dǎo)陰離子外排。在SLAH3基因敲除的植株（slah3-1）中沒有這種陰離子外排的現(xiàn)象（圖1）。

圖1. 10 μM ABA實(shí)時(shí)處理誘導(dǎo)的擬南芥WT或slah3-1根表面的陰離子流速。正值表示陰離子外排。

圖2. 1 mM NaOAc實(shí)時(shí)處理誘導(dǎo)的擬南芥WT或slah3-1根表面的陰離子流速。正值代表陰離子外排。

其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果

• 在非洲爪蟾卵母細(xì)胞中異源表達(dá)SLAH3，并利用可引起胞質(zhì)酸化的醋酸鈉（NaOAc）處理發(fā)現(xiàn)，陰離子通道能夠直接被細(xì)胞質(zhì)pH值的小幅生理性下降激活。

• 隨著pH值的降低，電流幅度的增加與單通道電導(dǎo)的增加無關(guān)，表明可激活的SLAH3通道數(shù)量的增加依賴于細(xì)胞質(zhì)pH。

• 通過超分辨率顯微鏡分析表明，細(xì)胞質(zhì)子濃度的增加將SLAH3從非功能性同源二聚體轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚詥误w形式。

• 為檢測和鑒定組氨酸殘基是否參與AtSLAH3的pH感應(yīng)，基于HiTehA晶體結(jié)構(gòu)對SLAH3進(jìn)行建模分析發(fā)現(xiàn)，酸中毒觸發(fā)的SLAH3激活是由兩個(gè)胞內(nèi)組氨酸殘基His330和His454的質(zhì)子化介導(dǎo)的，它們對于pH依賴性SLAH3門控和單體化至關(guān)重要。

• 為研究低氧脅迫下SLAH3的功能，將擬南芥WT以及slah3敲除株系進(jìn)行黑暗浸水處理。Fv/Fm值所代表的光合能力可作為植物澇漬脅迫響應(yīng)的敏感指標(biāo)，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)在黑暗中浸水5天后，WT的光合能力急劇下降，而在slah3突變體中脅迫誘導(dǎo)的Fv/Fm降低程度較小，這表明SLAH3使WT植株能夠觸發(fā)明顯的應(yīng)激反應(yīng)。

該項(xiàng)研究表明酸中毒誘導(dǎo)的擬南芥根系陰離子外排依賴于S型陰離子通道AtSLAH3：（1）細(xì)胞質(zhì)酸中毒觸發(fā)SLAH3介導(dǎo)的陰離子外排；（2）SLAH3通過兩個(gè)特定組氨酸殘基的質(zhì)子化而直接激活；（3）細(xì)胞質(zhì)酸化后，SLAH3二聚體單體化，觸發(fā)通道的激活；（4）SLAH3在水淹條件下的植物缺氧響應(yīng)中起作用。

陰離子通道SLAH3可以通過特定的組氨酸殘基感知細(xì)胞酸中毒，從而從“沉默"二聚體轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚詥误w。淹水條件下，低氧誘導(dǎo)的酸中毒觸發(fā)SLAH3介導(dǎo)的質(zhì)膜去極化，導(dǎo)致擬南芥光合能力下降。

圖3. 質(zhì)子依賴性SLAH3激活的簡化模型。

測試液