欧洲毛片在线观看免费,国产在线精品香蕉麻豆,久热精品视频在线观看

日本一道本高清一区二区-色妞熟女午夜福利在线视频-欧美成人情激情免费看-老司机午夜精品免费视频

加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

研究提出植物CNGC鈣通道門控與離子選擇性新機(jī)制?

2025-02-21 分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心

【字體：大中小】

語音播報(bào)

2月20日，《自然-植物》（Nature Plants）在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心張鵬與王永飛團(tuán)隊(duì)完成的題為Cryo-EM structures of Arabidopsis CNGC1 and CNGC5 reveal molecular mechanisms underlying gating and calcium selectivity的研究論文。該研究通過對(duì)模式植物擬南芥CNGC1和CNGC5的結(jié)構(gòu)與功能分析，揭示了植物CNGC通道是一類選擇性通透Ca²⁺且不受環(huán)核苷酸調(diào)控的離子通道。

在靜息狀態(tài)下，植物細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的Ca²⁺濃度約為50nM至150nM；而在質(zhì)外體和細(xì)胞器中，Ca²⁺濃度可達(dá)到毫摩級(jí)別。這一濃度差使Ca²⁺可以通過鈣通道順濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，形成鈣信號(hào)，調(diào)控植物的各種生理活動(dòng)。植物CNGC通道因與動(dòng)物體中的CNG通道在序列和功能上相似而得名。然而，與動(dòng)物CNG通道非選擇地介導(dǎo)K⁺、Na⁺和Ca²⁺的通透不同，植物CNGC通道主要介導(dǎo)Ca²⁺輸入。后者在ABA介導(dǎo)的氣孔關(guān)閉、花粉管和根毛的發(fā)育、免疫反應(yīng)、菌根共生等生理過程中誘發(fā)鈣信號(hào)的產(chǎn)生。目前，在植物領(lǐng)域，關(guān)于植物CNGC通道的離子選擇性以及是否受環(huán)核苷酸調(diào)控存在爭(zhēng)議。

擬南芥有20種CNGC通道，分屬于不同的亞家族?？蒲腥藛T選取不同亞家族的CNGC1和CNGC5開展研究。其中，CNGC5在調(diào)控氣孔關(guān)閉中發(fā)揮作用。研究利用膜片鉗電生理技術(shù)，初步鑒定了CNGC1和CNGC5的活性。研究發(fā)現(xiàn)，CNGC1和CNGC5均可以產(chǎn)生超極化激活的內(nèi)向Ca²⁺電流，且該電流可被典型的鈣通道阻滯劑LaCl₃或GdCl₃抑制；二者均無法產(chǎn)生K⁺/Na⁺電流。

進(jìn)一步，該研究解析了擬南芥CNGC1和CNGC5高分辨率的冷凍電鏡三維結(jié)構(gòu)。CNGC1和CNGC5結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)同源四聚體，由跨膜的電壓感知結(jié)構(gòu)域（VSD）、孔道結(jié)構(gòu)域（PD）以及胞質(zhì)側(cè)的環(huán)核苷酸結(jié)合同源結(jié)構(gòu)域（CNBHD）等組成。同時(shí)，CNGC1和CNGC5均包含保守的胞外結(jié)構(gòu)域。該結(jié)構(gòu)域通過三對(duì)保守的二硫鍵穩(wěn)定，將VSD結(jié)構(gòu)域與PD結(jié)構(gòu)域共價(jià)偶聯(lián)在一起，對(duì)其活性至關(guān)重要。

研究顯示，CNGC1和CNGC5的PD結(jié)構(gòu)域中選擇性過濾器（SF）的結(jié)構(gòu)組成相似，均包含保守的谷氨酰胺，且該氨基酸形成SF最狹窄的位點(diǎn)；在CNGC1中可觀察到所結(jié)合的Ca²⁺和水分子。研究推測(cè)，Ca²⁺在通過CNGC1和CNGC5的SF時(shí)會(huì)經(jīng)歷脫水以及再水合的過程，這或是Ca²⁺選擇性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)，將谷氨酰胺突變成谷氨酸或丙氨酸會(huì)改變CNGC1和CNGC5的離子選擇性，使其非選擇地介導(dǎo)K⁺、Na⁺和Ca²⁺的通透，這證實(shí)了上述觀點(diǎn)。

CNGC1和CNGC5的CNBHD結(jié)構(gòu)域缺乏CNBD家族蛋白結(jié)合環(huán)核苷酸所需的氨基酸和正電荷空腔。這一結(jié)構(gòu)特征決定了它們無法結(jié)合環(huán)核苷酸，且與電生理實(shí)驗(yàn)所測(cè)定的結(jié)果一致，即cAMP和cGMP均無法調(diào)控CNGC1和CNGC5的活性。該結(jié)構(gòu)特征在植物CNGC通道中高度保守，表明植物CNGC通道的活性不受環(huán)核苷酸調(diào)控。

上述研究對(duì)領(lǐng)域內(nèi)的植物CNGC通道的離子選擇性以及是否受環(huán)核苷酸調(diào)控的問題給出了答案，為生物體中保守存在的CNBD家族通道蛋白研究提供了新認(rèn)知。鑒于CNGC5在ABA誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉中發(fā)揮關(guān)鍵作用，該研究為氣孔改造奠定了分子基礎(chǔ)。

研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中國(guó)科學(xué)院等的支持。

論文鏈接

擬南芥CNGC5/1的活性與三維結(jié)構(gòu)

2月20日，《自然-植物》（Nature Plants）在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心張鵬與王永飛團(tuán)隊(duì)完成的題為Cryo-EM structures of Arabidopsis CNGC1 and CNGC5 reveal molecular mechanisms underlying gating and calcium selectivity的研究論文。該研究通過對(duì)模式植物擬南芥CNGC1和CNGC5的結(jié)構(gòu)與功能分析，揭示了植物CNGC通道是一類選擇性通透Ca2+且不受環(huán)核苷酸調(diào)控的離子通道。在靜息狀態(tài)下，植物細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+濃度約為50nM至150nM；而在質(zhì)外體和細(xì)胞器中，Ca2+濃度可達(dá)到毫摩級(jí)別。這一濃度差使Ca2+可以通過鈣通道順濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，形成鈣信號(hào)，調(diào)控植物的各種生理活動(dòng)。植物CNGC通道因與動(dòng)物體中的CNG通道在序列和功能上相似而得名。然而，與動(dòng)物CNG通道非選擇地介導(dǎo)K+、Na+和Ca2+的通透不同，植物CNGC通道主要介導(dǎo)Ca2+輸入。后者在ABA介導(dǎo)的氣孔關(guān)閉、花粉管和根毛的發(fā)育、免疫反應(yīng)、菌根共生等生理過程中誘發(fā)鈣信號(hào)的產(chǎn)生。目前，在植物領(lǐng)域，關(guān)于植物CNGC通道的離子選擇性以及是否受環(huán)核苷酸調(diào)控存在爭(zhēng)議。擬南芥有20種CNGC通道，分屬于不同的亞家族?？蒲腥藛T選取不同亞家族的CNGC1和CNGC5開展研究。其中，CNGC5在調(diào)控氣孔關(guān)閉中發(fā)揮作用。研究利用膜片鉗電生理技術(shù)，初步鑒定了CNGC1和CNGC5的活性。研究發(fā)現(xiàn)，CNGC1和CNGC5均可以產(chǎn)生超極化激活的內(nèi)向Ca2+電流，且該電流可被典型的鈣通道阻滯劑LaCl3或GdCl3抑制；二者均無法產(chǎn)生K+/Na+電流。進(jìn)一步，該研究解析了擬南芥CNGC1和CNGC5高分辨率的冷凍電鏡三維結(jié)構(gòu)。CNGC1和CNGC5結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)同源四聚體，由跨膜的電壓感知結(jié)構(gòu)域（VSD）、孔道結(jié)構(gòu)域（PD）以及胞質(zhì)側(cè)的環(huán)核苷酸結(jié)合同源結(jié)構(gòu)域（CNBHD）等組成。同時(shí)，CNGC1和CNGC5均包含保守的胞外結(jié)構(gòu)域。該結(jié)構(gòu)域通過三對(duì)保守的二硫鍵穩(wěn)定，將VSD結(jié)構(gòu)域與PD結(jié)構(gòu)域共價(jià)偶聯(lián)在一起，對(duì)其活性至關(guān)重要。研究顯示，CNGC1和CNGC5的PD結(jié)構(gòu)域中選擇性過濾器（SF）的結(jié)構(gòu)組成相似，均包含保守的谷氨酰胺，且該氨基酸形成SF最狹窄的位點(diǎn)；在CNGC1中可觀察到所結(jié)合的Ca2+和水分子。研究推測(cè)，Ca2+在通過CNGC1和CNGC5的SF時(shí)會(huì)經(jīng)歷脫水以及再水合的過程，這或是Ca2+選擇性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)，將谷氨酰胺突變成谷氨酸或丙氨酸會(huì)改變CNGC1和CNGC5的離子選擇性，使其非選擇地介導(dǎo)K+、Na+和Ca2+的通透，這證實(shí)了上述觀點(diǎn)。CNGC1和CNGC5的CNBHD結(jié)構(gòu)域缺乏CNBD家族蛋白結(jié)合環(huán)核苷酸所需的氨基酸和正電荷空腔。這一結(jié)構(gòu)特征決定了它們無法結(jié)合環(huán)核苷酸，且與電生理實(shí)驗(yàn)所測(cè)定的結(jié)果一致，即cAMP和cGMP均無法調(diào)控CNGC1和CNGC5的活性。該結(jié)構(gòu)特征在植物CNGC通道中高度保守，表明植物CNGC通道的活性不受環(huán)核苷酸調(diào)控。上述研究對(duì)領(lǐng)域內(nèi)的植物CNGC通道的離子選擇性以及是否受環(huán)核苷酸調(diào)控的問題給出了答案，為生物體中保守存在的CNBD家族通道蛋白研究提供了新認(rèn)知。鑒于CNGC5在ABA誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉中發(fā)揮關(guān)鍵作用，該研究為氣孔改造奠定了分子基礎(chǔ)。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中國(guó)科學(xué)院等的支持。論文鏈接擬南芥CNGC5/1的活性與三維結(jié)構(gòu)

打印