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協助植物度過逆境 細胞的損害控制系統

協助植物度過逆境 細胞的損害控制系統

植物細胞中的葉綠體將陽光轉換為化學能,供給生長,也可累積高量的單態氧,在光合作用過程形成活性氧族(ROS),藉由降解單態氧可以幫助細胞避免進一步產生氧化逆境。細胞核是細胞指揮中心,偶爾會發出信號,摧毀細胞中所有的葉綠體,像是秋天葉片轉褐落葉的時候。

在研究模式植物阿拉伯芥的突變株時,研究團隊注意到突變株製造出的葉綠體有缺陷,會釋出有毒的單態氧,累積於細胞內,而團隊發現細胞會用一種叫做「泛素」(ubiquitin)的蛋白質標定受損的葉綠體,隨後進行降解。泛素也存在於酵母菌及人體中,主要用於調控蛋白質的功能,更進一步發現蛋白質PUB4扮演標記流程的起始角色。

不同於全細胞性的信號,損壞的葉綠體被揀選、標記並降解,以利其它完好的胞器持續進行光合作用。而在降解葉綠體的過程中,PUB4會將泛素標記於受損葉綠體,開啟接下來的降解流程,細胞則將分解後的酵素、蛋白質及其他物質進行再利用。

了解植物揀選葉綠體降解之過程的基礎科學,使人們更了解如何控制葉綠素以及調整作物以便耐受逆境。有趣的是,得知葉綠體的降解可能幫助我們對腦部的了解。神經細胞中產生能量的胞器-粒線體,也會被揀選降解,而細胞中有害粒線體的累積會導致帕金森氏症甚至阿茲海默症。研究團隊希望能透過植物的分子及遺傳工具,了解細胞進行胞器品管的基本概念,甚至一窺細胞如何處理損壞的粒線體,了解神經退化性疾病。

原文出處
●https://www.sciencedaily.com/releases/2015/10/151022161120.htm

摘譯整理/許雅婷

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