陜西
在植物細(xì)胞中，類受體激酶（RLKs）與U-box型E3泛素連接酶（PUBs）通過磷酸化與泛素化的協(xié)同作用，形成了一個(gè)精密的雙向調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，廣泛參與免疫應(yīng)答、生長發(fā)育及逆境適應(yīng)。
近日，上海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院戴紹軍教授團(tuán)隊(duì)在植物科學(xué)領(lǐng)域知名期刊Plant Communications上發(fā)表了題為“Crosstalk and reciprocal regulation between phosphorylation and ubiquitination mediated by receptor-like kinases and U-box E3 ligases during plant growth and environmental stress responses”的綜述論文，系統(tǒng)梳理了RLK-PUB模塊的研究進(jìn)展，并對未來方向進(jìn)行了深入探討。
RLKs作為膜定位的“信號接收器”，負(fù)責(zé)識別病原菌、激素、共生信號等胞外刺激，并啟動(dòng)磷酸化級聯(lián)反應(yīng)；而PUBs則通過泛素化修飾，精準(zhǔn)調(diào)控底物蛋白的穩(wěn)定性、定位和活性。兩者相互作用、雙向調(diào)控，共同構(gòu)建了植物生長發(fā)育與環(huán)境適應(yīng)的基礎(chǔ)調(diào)控框架。
在植物免疫中，RLK-PUB模塊通過正負(fù)反饋維持信號穩(wěn)態(tài)。一方面，多種模式識別受體RLKs能磷酸化激活PUBs，增強(qiáng)其E3泛素連接酶活性，進(jìn)而介導(dǎo)自身或下游蛋白的降解，避免免疫反應(yīng)過度激活；另一方面，部分PUBs也可作為正調(diào)控因子，促進(jìn)活性氧（ROS）爆發(fā)、MAPK級聯(lián)反應(yīng)及防御基因表達(dá)。該模塊在擬南芥、水稻等物種中高度保守，有助于平衡抗病性與生長發(fā)育。
RLK-PUB模塊廣泛參與根系構(gòu)型、氣孔與花器官發(fā)育、根瘤共生等過程。例如，低磷條件下，RLKs通過磷酸化調(diào)控PUBs的亞細(xì)胞定位，影響生長素信號以促進(jìn)側(cè)根發(fā)生；在十字花科植物中，該模塊參與自交不親和反應(yīng)；而在豆科根瘤共生中，RLK-PUB通過雙向反饋調(diào)控侵染線形成與根瘤數(shù)量，協(xié)調(diào)植物-微生物互利共生關(guān)系。
在非生物脅迫應(yīng)答中，RLK-PUB模塊同樣扮演關(guān)鍵角色，是ABA信號通路調(diào)控干旱耐受的重要節(jié)點(diǎn)。ABA信號可穩(wěn)定特定PUB蛋白，促進(jìn)相關(guān)RLKs降解，實(shí)現(xiàn)信號的動(dòng)態(tài)衰減。此外，CRKs等蛋白通過調(diào)控PUB穩(wěn)定性，進(jìn)一步影響底物豐度，進(jìn)而調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動(dòng)與水分利用效率。
盡管在擬南芥、水稻及豆科等模式體系中已揭示多條保守通路，但仍有若干關(guān)鍵問題懸而未決：RLK-PUB底物識別及E2-E3配對的特異性機(jī)制尚不明確；磷酸化與泛素化的時(shí)空協(xié)同規(guī)律有待解析；PUBs與RLKs的功能冗余增加了遺傳研究復(fù)雜性；不同物種間的保守性與特異性缺乏系統(tǒng)比較。對這些問題的深入探索，將進(jìn)一步完善植物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)理論，并為作物抗病抗逆分子育種及農(nóng)藝性狀精準(zhǔn)調(diào)控提供重要靶點(diǎn)。
上海師范大學(xué)畢業(yè)生李高健博士（現(xiàn)為山東大學(xué)博士后）為論文第一作者，在讀碩士研究生彭渝淋、孫美紅副研究員參與工作，秦智教授和戴紹軍教授為共同通訊作者。該研究獲得國家自然科學(xué)基金、上海植物種質(zhì)資源工程技術(shù)研究中心項(xiàng)目的資助。
https://doi.org/10.1016/j.xplc.2026.101838
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