Plant Cell | 双刃剑——活性氧产生是如何精准调控的？

The Plant Cell 在线发表了题为“CRK2 and C-terminal Phosphorylation of NADPH Oxidase RBOHD 3 Regulate Reactive Oxygen Species Production in Arabidopsis” 的研究论文。该研究阐明了一个关键酶的磷酸化激活活性氧 (ROS) 产生的机制。

研究背景：为了适应不断变化的环境，植物们利用其细胞膜上的蛋白来监测它们所处的环境，并且做出相应的反应。在信号传导过程中有一个重要的成分就是蛋白激酶，它能够将其他的蛋白酶磷酸化进而调控它们的活性并传导信息。在信号网络中另一个重要的组分就是信使分子，它们能够协调细胞内的各种反应。常见的信使分子有钙离子和活性氧(ROS)。这里特别值得一提的是：通过NADPH氧化酶（一种NOXs）产生的活性氧需要通过磷酸化和其他信号而进行精准的调控，因为活性氧既能在防御病害等过程中发挥重要功用，又能在过多累积时对生物体产生有害的副作用。

研究问题：我们希望阐明拟南芥中富含半胱氨酸的类受体蛋白激酶2（CRK2)的分子机制。我们特别希望了解CRK2是如何调控NOXs的，因为这些NOXs就是细胞外活性氧爆发的引擎。

研究发现：我们发现CRK2对于拟南芥的生长和免疫力是至关重要的。CRK2会增强一个叫 RBOHD的NOX产生活性氧的活性。当CRK2失活时，植物在面临病原菌衍生而来的分子入侵时产生的活性氧减少了，随之植物也更容易被该病原菌侵染。我们进而阐明了CRK2是如何激活RBOHD的。我们惊讶地发现原来CRK2是通过RBOHD C端的磷酸化而将其激活的，这一磷酸化位点与其他植物蛋白激酶里的不一样，反倒与人类中NOXs激活方式有几分相似。通过将RBOHD与植物和人类NOXs的氨基酸序列进行比对，我们认为通过将C端磷酸化而调控NOX活性可能是一种古老的机制。

研究展望：许多的信号分子都聚焦在ROS产生酶上而对其进行调控。我们的研究表明有一些调控机制在动物和植物中都是一致的。今后我们需要进一步阐明这许多的信号是如何被协调统一从而来精准调控活性氧产生的。