乙烯是植物體內(nèi)一種重要的激素，調(diào)控著果實(shí)成熟、葉片衰老和應(yīng)對(duì)淹水等逆境。乙烯的受體蛋白定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，但內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自身的狀態(tài)會(huì)不會(huì)反過(guò)來(lái)影響乙烯信號(hào)的傳遞，此前并不清楚。

2026年4月29日，南方科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院郭紅衛(wèi)教授課題組在《細(xì)胞》（Cell）雜志上發(fā)表了一篇題為《Sensing endoplasmic reticulum redox state by ethylene receptors》的論文。研究人員發(fā)現(xiàn)，乙烯受體不僅能感受乙烯分子，還能檢測(cè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的氧化還原狀態(tài)——也就是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是偏“氧化”還是偏“還原”。受體內(nèi)腔上的二硫鍵充當(dāng)了傳感器，一旦內(nèi)質(zhì)網(wǎng)環(huán)境發(fā)生變化，二硫鍵就會(huì)被打斷或重新形成，進(jìn)而調(diào)整受體的活性，開啟或關(guān)閉下游信號(hào)。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)源自一個(gè)偶然的觀察。實(shí)驗(yàn)室常用的還原劑DTT能引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫，用它處理擬南芥幼苗，居然長(zhǎng)出了跟乙烯處理很相似的模樣：下胚軸變短、頂端彎鉤加劇。而且DTT并沒(méi)有增加植物自身產(chǎn)生的乙烯量，而是直接激活了下游的轉(zhuǎn)錄因子EIN3。另一類內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫誘導(dǎo)劑衣霉素則做不到這一點(diǎn)。區(qū)別在于，DTT會(huì)讓內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)變得“過(guò)還原”，而衣霉素不會(huì)。研究組用專門檢測(cè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化還原狀態(tài)的熒光探針證實(shí)了這一點(diǎn)。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，DTT處理幾分鐘內(nèi)，乙烯受體ETR1上的一對(duì)二硫鍵就被破壞了。這對(duì)二硫鍵位于受體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔一側(cè)，由第4位和第6位兩個(gè)半胱氨酸形成。缺失這對(duì)二硫鍵后，ETR1的構(gòu)象變得不穩(wěn)定，更容易被降解，也喪失了與下游關(guān)鍵蛋白EIN2的正常相互作用。有意思的是，如果將ETR1上的這兩個(gè)半胱氨酸突變成其他氨基酸，受體仍然可以響應(yīng)乙烯，但對(duì)DTT不再敏感——這說(shuō)明二硫鍵專門負(fù)責(zé)感知內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的氧化還原變化，而不是乙烯結(jié)合。

這套機(jī)制在真實(shí)環(huán)境里也有用。比如淹水時(shí)，植物根部缺氧，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)會(huì)轉(zhuǎn)向還原狀態(tài)，ETR1的二硫鍵減少，乙烯信號(hào)被激活，幫助植物耐缺氧。反過(guò)來(lái)，黃化苗從黑暗轉(zhuǎn)到光照下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)變得偏氧化，ETR1二硫鍵增加，促進(jìn)下游EIN3降解，讓幼苗順利打開子葉和頂端彎鉤。從進(jìn)化上看，從苔蘚到水稻，幾乎所有陸生植物的乙烯受體都保留了形成這對(duì)二硫鍵的能力。非種子植物（如苔蘚）缺乏大量的乙烯合成能力，它們的受體對(duì)還原性脅迫反而更加敏感。研究者推測(cè)，感知內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化還原狀態(tài)可能是乙烯受體更古老的功能，后來(lái)才慢慢演變成精準(zhǔn)感知乙烯的“專業(yè)”傳感器。

READING

BioPeers

歡迎關(guān)注本公眾號(hào)，所有內(nèi)容歡迎點(diǎn)贊，推薦??，評(píng)論，轉(zhuǎn)發(fā)~

如有錯(cuò)誤、遺漏、侵權(quán)或商務(wù)合作請(qǐng)私信小編~~

歡迎大家投稿課題組 研究進(jìn)展 、招聘及招生宣傳~

所有文章只為科普、科研服務(wù)，無(wú)商業(yè)目的~