研讨发现ROS激起的卵白质相拆散节制动物干细胞命运

约24-38亿年前，地球开端发生氧气，年夜气层由厌氧情况逐步转变为富氧情况，自然选择匆匆进了耗氧生物的生活劣势和性命演变。耗氧代谢添加了多细胞生物的能量代谢效率，但高频的电子通报和能量转换发生化学性子生动、具备高度氧化力的活性氧分子（Reactive Oxygen Species， ROS），包含超氧阴离子（O2·-）、过氧化氢（H2O2）、羟基自在基（·OH）及一氧化氮（NO）等。细胞内累积适量ROS会招致DNA的氧化毁伤及卵白质行动的改动，惹起细胞病变和灭亡。是以，活性氧被以为是一种风险旌旗灯号。多细胞生物正常成长发育进程中兴旺的能量代谢会发生年夜量ROS，除了本身肃清机制，它们是否退化出更“节能”的方法变废为宝，将风险旌旗灯号酿成无益旌旗灯号？动物难以像植物那样自在挪动来躲避各类危险，它们是否退化出更机动和“智慧”的战略来驾御这些风险旌旗灯号？

Nature Chemical Biology在线颁发了题为ROS regulated reversible protein phase separation synchronizes plant flowering的论文（DOI：10.1038/s41589-021-00739-0）。报道了中国迷信院与发育生物学研讨所研讨员许操研讨组与单干者，对于ROS激起卵白质相拆散节制命运的研讨结果。研讨发现，正常成长发育的番茄茎尖分生组织周边区亦积聚H2O2，它可作为“无益”的发育旌旗灯号，以依赖TMF的方式调控茎尖分生组织成熟和番茄着花光阴。番茄茎尖分生组织成熟是精准的法式化发育进程，TMF编码一个含有激进半胱氨酸（Cysteine）的转录因子，通过克制茎尖分生组织过早成熟（Precocious maturation），确保着花有序进行。TMF是节制茎尖命运，保证分生组织时序性发育的症结基因，它渐变后，番茄过早着花，且花序由多花变为单花。TMF在番茄茎尖分生组织的周边区特异表白，与H2O2积聚的地位有部门堆叠，而在这一区域表白的TMF卵白在细胞核内出现雀斑状定位形式（Puncta）。进一步研讨发现，TMF卵白的半胱氨酸可以被在此累积的H2O2氧化，造成分子间和分子内的二硫键，二硫键匆匆进TMF的人造无序区域（Intrinsically disordered region， IDR）凑集，加强了多价互相作用（Multivalency），进而驱动卵白质相拆散，靶向花原基（Floral meristem）分解基因ANATHA(AN)，造成转录凝集体（Transcriptional condensate），精准调控番茄茎尖分生组织的成熟（Meristem maturation）和着花。

该文章是迄今第一篇以作物为研讨形式报道卵白质相拆散机制的科研论文。研讨发现了一种新的卵白质相拆散机制：应用能量代谢的副产品ROS作为氧化旌旗灯号，诱导转录因子二硫键造成和人造无序区多价作用，发生“双驱能源”引发相拆散。该研讨第一次将活性氧旌旗灯号、卵白质相拆散和干细胞命运决议三个紧张的生物学征象和迷信成绩树立了分子分割，说明机制，体系验证了生物学功效，为该畛域的紧张停顿；初次将化学生物学旌旗灯号、卵白质行动间接与动物发育时序性转录调控分割，更新了对动物茎尖命运决议机制的意识，将对于发育生物学的认知推动到生物物理学和化学生物学层面，为使用穿插学科常识解析简单生物学机制提供了范例。(100yiyao.com）