EMBO eports|葡萄糖通過 STP 轉運蛋白被保衛細胞吸收,為氣孔開放和植物生長提供了碳源

2020-10-18 PaperRSS

葉表皮的保衛細胞調節氣孔開放,在植物和大氣之間進行氣體交換,使光合作用和蒸騰作用之間達到平衡。鑑於保衛細胞具有匯組織的若干特徵,它們的代謝活動在很大程度上應該依賴於葉肉衍生的糖。

早期的生物化學研究揭示了糖攝取進入保衛細胞。然而,涉及的轉運蛋白及其對保衛細胞功能的相關貢獻尚不清楚。

在這裡,我們確定單糖/質子共轉運體糖轉運蛋白1和4(STP 1和 STP 4)是擬南芥保衛細胞中主要的質膜六糖轉運體。

我們表明,它們的共同作用是葡萄糖進口保衛細胞,為澱粉積累和光誘導氣孔開放提供碳源,這是植物生長所必需的。這些發現突出葉肉來源的葡萄糖作為一個重要的代謝物連接氣孔運動與光合作用。

原文連結:

https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embr.201949719?af=R

版權作品,未經PaperRSS書面授權,嚴禁轉載,違者將被追究法律責任。

PaperRSS,關注生命科學,高校院所科研進展

相關焦點

  • 中國農大王毅研究組揭示K+通道蛋白通過調節保衛細胞內向K+電流參與玉米葉片氣孔運動
    王毅研究組揭示K+通道蛋白KZM2通過調節保衛細胞內向K+電流參與玉米葉片氣孔運動。       氣孔是植物葉片水和氣體交換的主要通道,在植物蒸騰和光合作用過程中具有重要作用。氣孔運動主要由保衛細胞中的離子通道和轉運蛋白調控。在擬南芥中,內向Shaker K+通道,如KAT1和KAT2,與氣孔開放有關。然而,關於玉米保衛細胞內向K+通道的表徵卻較為有限。
  • 研究發現植物氣孔開閉調控新機制
    為適應環境的影響,植物的氣孔會經常開閉,這對於植物平衡光合作用中二氧化碳的攝入和蒸騰過程中水分的釋放是很重要的。但植物氣孔開閉調控的機制仍在深入研究中。日前,來自瑞士蘇黎世聯邦理工學院、中國浙江大學的一個聯合研究團隊發表在《植物細胞》雜誌的一篇綜述論文指出,葡萄糖是保衛細胞(植物氣孔的兩個「唇」)中主要的澱粉代謝產物,並且在藍光誘導的氣孔開放過程中,葡萄糖是氣孔的主要能量來源,這一發現有助於揭示植物氣孔開閉調控的新機制。保衛細胞中的澱粉降解是藍光誘導下氣孔打開的標誌之一。
  • 揭示葡萄糖轉運蛋白GLUT3識別和轉運底物的分子機制
    by glucose transporters)的長文(Article),報導了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT3處於不同構象的3個高解析度晶體結構,並通過與之前該組解析的GLUT1的結構比對,完整揭示了葡萄糖轉運蛋白底物識別與轉運的分子機理,為基於結構的小分子設計提供了直接依據。
  • 我科學家揭示葡萄糖轉運蛋白的工作機理
    本報北京7月19日電(記者趙永新、趙婀娜)繼去年在世界上第一次解析出人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的三維晶體結構後,清華大學顏寧研究組又獲得重大進展:獲得人源葡萄糖轉運蛋白GLUT3處於不同構象的3個高解析度晶體結構,並通過與GLUT1的結構比對,完整揭示出葡萄糖轉運蛋白底物識別與轉運的分子機理,為基於結構的小分子腫瘤藥物設計提供了直接依據
  • Nature:顏寧等揭示人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的結構及工作機理
    葡萄糖(D-glucose)是地球上包括從細菌到人類各種生物已知最重要、最基本的能量來源。葡萄糖代謝的第一步就是進入細胞:親水的葡萄糖不能自由穿透疏水的細胞膜,其進出細胞需要通過鑲嵌於細胞膜上的葡萄糖轉運蛋白完成。
  • 顏寧小組完整揭示葡萄糖轉運蛋白運轉機理—新聞—科學網
    GLUT家族的研究上再下一城:清華大學顏寧研究組在《自然》在線發表題為《葡萄糖轉運蛋白識別與轉運底物的分子基礎》的長文,報導了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT3處於不同構象的3個高解析度晶體結構,並通過與之前該組解析的GLUT1的結構比對,完整揭示了葡萄糖轉運蛋白底物識別與轉運的分子機理,為基於結構的小分子設計提供了直接依據。
  • 《Science》文章導讀:研究者在擬南芥葉片氣孔保衛細胞中引入了離子通道,氣孔可更快的打開和關閉,提高了碳同化和水分利用效率
    Glasgow大學和浙江大學作物所為該論文的共同通訊單位。植物細胞代謝可較迅速適應光照條件的變化,但氣孔的響應較慢。由於反應滯後,葉片光合作用效率較低。研究者使用光遺傳學技術,在擬南芥葉片氣孔細胞中引入了藍光響應離子通道,在光照強度波動的條件下,氣孔可更快的打開和關閉,從而提高了水分利用效率,促進了植株生長。通過離子流進出,葉片保衛細胞實現自身的膨脹和收縮,控制氣孔的開放和關閉。當植物感測到光線時,信號會發送給葉片衛細胞以增加其離子含量,引發衛細胞吸水膨脹,植物葉片氣孔開放。
  • 清華解析葡萄糖轉運蛋白結構
    據京華時報消息 清華大學醫學院顏寧教授研究組在世界上首次解析了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構,初步揭示了它的工作機制以及相關疾病的致病機理,在人類攻克癌症、糖尿病等重大疾病的探索道路上邁出了極為重要的一步。
  • NMT歷史上的今天丨Mol Plant 胞外ATP通過異源G蛋白和ROS促進氣孔開放
    2011年12月02日,河北師範大學尚忠林、郝立華、王偉霞、陳忱利用NMT在Molecular Plant 上發表了標題為Extracellular ATP promotes stomatal opening of Arabidopsis
  • 葡萄糖轉運蛋白GLUT3三維結構揭示
    原標題:葡萄糖轉運蛋白GLUT3三維結構揭示  科技日報北京7月16日電 (記者林莉君)繼在國際上獲得第一個人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的三維結構後,清華大學醫學院教授顏寧研究組再次解析出GLUT3的三維結構,清晰完整地展現了葡萄糖轉運蛋白工作的分子機理,為研製小分子腫瘤靶向藥物提供了直接結構依據。
  • 【科技前沿】Protein & Cell丨尹航組通過靶向葡萄糖轉運蛋白調控...
    例如,腫瘤細胞的重要食物——葡萄糖,在大多數腫瘤細胞中的攝取量遠遠超過了正常細胞,而其進入細胞的轉運工具——葡萄糖轉運蛋白(GLUTs),特別是GLUT1和GLUT3,在許多腫瘤細胞內異常高表達,並成為影響腫瘤惡化的重要因素【4,5】。基於這些原理,抑制葡萄糖轉運成為治療腫瘤的潛在策略,但限於腫瘤細胞的複雜性和轉運蛋白的研究難度,目前幾乎沒有靶向轉運蛋白治療腫瘤的成功案例。
  • 研究揭示氣孔保衛細胞分裂精細調控機制
    氣孔是分布在所有陸地植物葉片表面的特化表皮細胞結構。氣孔保衛細胞根據環境條件變化和節律發生「運動」改變氣孔大小,調控植物與外界的氣體交換和水分蒸發,直接影響了光合作用碳同化和水分利用效率。模式植物擬南芥FOUR Lips (FLP) 是最早被發現的氣孔發育關鍵基因之一。FLP基因突變可導致保衛細胞母細胞的冗餘分裂,如flp-1突變體中可形成四個保衛細胞相鄰的異常氣孔簇。
  • 人源葡萄糖轉運蛋白結構被獲取 餓死癌細胞或成可能
    有望阻斷癌細胞營養,「餓死癌細胞」    葡萄糖是地球上各種生物最重要、最基本的能量來源,也是人腦和神經系統最主要的供能物質。葡萄糖代謝的第一步是進入細胞,但親水的葡萄糖溶於水,而疏水的細胞膜就像一層油,因此,葡萄糖自身無法穿過細胞膜進入到細胞內發揮作用,必須依靠轉運蛋白這個「運輸機器」來完成。
  • 在世界上首次揭示人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構
    葡萄糖代謝的第一步就是進入細胞,但親水的葡萄糖溶於水,而疏水的細胞膜就像一層油,因此,葡萄糖自身無法穿過細胞膜進入到細胞內發揮作用,必須依靠轉運蛋白這個「運輸機器」來完成。葡萄糖轉運蛋白鑲嵌於細胞膜上,如同在疏水的細胞膜上開了一扇一扇的門,能夠將葡萄糖從細胞外轉運到細胞內。
  • 版納植物園揭示AtWRKY53通過介導氣孔運動負調控植株抗旱性
    WRKY家族各成員參與多種生命活動,在植物的生長發育和耐逆抗病過程中都發揮著極其重要的調控作用。AtWRKY53是擬南芥WRKY基因家族第III組成員。目前已有報導指出AtWRKY53在調控植物衰老和生物脅迫方面起著重要作用。乾旱是限制農作物增產的一個重要環境因子之一。儘管如此,植物對乾旱耐受性的潛在分子機制卻仍不清楚。
  • 植物葉片的氣孔如何開閉自如?
    植物通過氣孔進行氣體交換:每吸收一個二氧化碳分子,就有100個水分子逸出。植物通過精密的傳感器網絡,在乾燥和飢餓之間實現平衡。當光線充足時,植物會打開葉片上的氣孔,吸收二氧化碳(CO2,2為下標),然後通過光合作用將其轉化為碳水化合物。
  • 小腸絨毛上皮細胞吸收葡萄糖方式
    例如在小腸上皮絨毛細胞,在面對腸腔的絨毛面,通過主動運輸吸收葡萄糖;在細胞基底和側面部位,通過協助擴散方式將葡萄糖分子輸送到血管;在血液中也是通過協助擴散的方式將葡萄糖分子送到紅細胞。小腸上皮細胞吸收葡萄糖時,通過主動運輸的 ATP 間接提供能量的方式進行,伴隨著 Na+從細胞外流入細胞內而完成。所需能量由 Na+梯度來提供,植物細胞中由 H+ 梯度提供能量。
  • 【新資】清華首次解析葡萄糖轉運蛋白結構
    清華大學醫學院顏寧教授研究組在世界上首次解析了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構,初步揭示其工作機制以及相關疾病的致病機理,在人類攻克癌症
  • 葡萄糖是怎樣進入細胞的
    葡萄糖怎麼進入細胞葡萄糖是高度親水的,怎麼進出輸水的細胞膜呢?葡萄糖轉運蛋白理解起來是一種蛋白,在人體中有14種,所以有各種各樣的蛋白分布在我們的不同組織、器官之內,具有不同的特異性,發揮著功能,但有一個共同特點,都能轉運葡萄糖。葡萄糖吸收如此重要,如果產生異常,就會導致多種疾病。
  • 顏寧小組破譯一種人源葡萄糖轉運蛋白結構—新聞—科學網
    清華大學等   本報訊(記者黃辛)5月23日,記者從中科院上海光源獲悉,清華大學醫學院教授顏寧研究組利用上海光源生物大分子晶體學線站(BL17U1),在世界上首次解析了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的三維晶體結構,初步揭示其工作機制以及致病機理。