A. Nature Commun | 細胞外ATP激活植物甲羥戊酸通路新發現
揭示植物代謝新動態：eATP激活甲羥戊酸通路的生物學啟示在生命科學的前沿，植物通過甲羥戊酸通路（MVA）生產的關鍵異戊二烯衍生物，對植物的生長、發育和防禦起著決定性作用。密蘇里大學Gary Stacey團隊的最新發現揭示了Mevalonate Kinase（MVK）在這一過程中的核心角色，以及它與植物免疫反應的緊密聯系。
研究發現，MVK的缺失在mvk-1突變體中導致對細胞外腺苷三磷酸（eATP）的異常響應，表現為鈣離子濃度下降和蛋白激酶3/6（MPK3/6）磷酸化顯著減少。通過基因定位和測序，科學家們揭示了MVK基因突變導致轉錄提前終止的機制，而突變體的缺陷通過表達挽救得以彌補。MVK在植物體內廣泛分布，特別是在細胞增殖活躍的組織中表現出高表達水平。
MVK在MVA途徑中扮演著關鍵催化劑的角色，催化MVP的生成。mvk-1突變體表現出MVP和下游代謝物異戊烯焦磷酸（IPP）的減少，但當受到eATP刺激時，部分恢復了鈣離子反應。這項研究揭示了MVK與防禦信號受體P2K1之間的緊密聯系，S329和T342位點是P2K1磷酸化的關鍵位點。通過調控MVA通路，MVK對ATP信號傳遞起到了調控作用，從而影響植物的免疫反應。mvk-1突變體易受病原體侵襲，原因在於其防禦機制的削弱。
關鍵基因在植物代謝中的作用
- Jin, Song, & Nikolau (2012): 兩個同源乙醯乙醯輔酶A硫酯酶基因對植物生長發育起著基礎作用。
- Suzuki et al. (2004): HMG1基因的失活影響植物生長，導致矮化、早衰和雄性不育，膽固醇水平降低。
- Okada et al. (2008): 確認了異戊烯基焦磷酸異構酶在MVA途徑和植物發育中的不可或缺。
- Cho et al. (2017): 揭示了植物如何感知並響應細胞外ATP的復雜機制。
- Porter (1985): 早期的研究探討了甲瓦龍酸激酶在代謝調控中的重要作用。
這一突破性研究不僅深化了我們對嘌呤能信號傳導和MVA通路的理解，也為植物遺傳改良提供了新的靶點。通過MVK和P2K1之間的相互作用，科學家們正在探索如何利用這一發現，以提高植物的抗逆性和生長效率，為未來的作物改良打開新的可能。
深入探索：Nature論文鏈接 https://www.nature.com/articles/s41467-022-28150-w
這個發現為植物生物學領域帶來了新的見解，讓我們對植物如何通過精細調控代謝途徑以應對環境挑戰有了更深的認識。
B. 嘌呤的意思是什麼
嘌呤是一種化學結構，由嘧啶環與咪唑環並合而成，分子式為C5H4N4。這種晶體鹼可以從尿酸中提取，是許多從尿酸衍生的化合物的母體，比如尿囊素和阿脲。嘌呤在生物體內扮演著重要角色，是DNA和RNA分子的基本構成單元之一，同時也是能量代謝中的關鍵分子。嘌呤通過一系列復雜的生化反應，在生物體內參與DNA合成、能量轉移和信號傳導等多種生物過程。
在人體內，嘌呤的代謝主要發生在肝臟中。當食物中的嘌呤被消化吸收後，它們會進入血液，隨後在肝臟中被轉化為尿酸。尿酸是嘌呤代謝的終產物，如果體內尿酸水平過高，可能會引發痛風等疾病。因此，嘌呤的代謝平衡對維持身體健康至關重要。
嘌呤還存在於許多食物中，如內臟、紅肉、海鮮等，適量攝入有助於身體的正常代謝。但過量攝入則可能導致尿酸水平升高，增加患痛風的風險。因此，了解嘌呤的來源和代謝過程，有助於人們更好地控制飲食，維護身體健康。
此外，嘌呤不僅是生物體內的重要組成部分，也是科學研究的熱點之一。通過對嘌呤結構和功能的研究，科學家們能夠更好地理解DNA復制、RNA轉錄等基本生命過程，以及一些與嘌呤代謝紊亂相關的疾病，如痛風和某些類型的癌症。這些研究為開發新的治療方法和葯物提供了理論基礎。