研究揭示植物如何控制活性氧的产生

活性氧(ROS)是含有氧的高活性分子。这些化合物是所有生物体生物过程(例如有氧呼吸和光合作用)的正常副产品，具有剧毒。在大多数情况下，ROS 会损害细胞机制，如果不严格控制其水平，可能会引发有害的应激反应。这就是为什么抗氧化剂是我们饮食的重要组成部分。

然而，在过去的几十年里，科学家们发现，ROS通常是出于各种目的而在细胞中有意产生的。东京理科大学(TUS)的 Kazuyuki Kuchitsu 教授长期以来一直倡导 ROS 是一把双刃剑的理论。

通过多项研究，Kuchitsu 教授和他的同事们证明，植物具有多种类型的酶，可以在各种情况下产生 ROS，例如在抵抗真菌或细菌感染时，在生长、发育和繁殖过程中，例如例如受精以及适应内部或外部压力时。

在其中一些研究中，研究人员研究了植物调节称为 NADPH 氧化酶(也称为 RBOH)的 ROS 生成酶激活的机制。它们不仅在植物中发挥着至关重要的作用，而且在动物(包括人类)和真菌中也发挥着至关重要的作用。然而，这一过程的生物学意义的许多方面仍需要探索。

此外，必须严格调节所有生物体中这些酶的活性。研究调节机制的演变和 RBOH 的功能是各个研究领域(包括医学和制药科学以及微生物学)的一个重要课题。

到目前为止，已经确定了 RBOH 的两种激活机制。其中之一涉及钙离子 (Ca 2+ ) 在两个称为 EF-hands 的小结构上的结合。另一种需要对特定氨基酸进行称为磷酸化的化学修饰;这种修饰是由蛋白激酶进行的。然而，这两种机制之间的确切关系以及它们如何调节 ROS 的产生仍不清楚。

在此背景下，由口津教授领导的博士生桥本隆文先生领导的研究小组进行了研究。来自启迪科技大学的学生、助理教授 Kenji Hashimoto、Shoko Tsuboyama 博士和 Hiroki Shindo 先生与 Takuy​​a Miyakawa 博士和 Masaru Tanokura 教授合作，着手解决这一知识差距。

他们之前发表了一项研究，阐明了植物 RBOH 的功能和调节机制。现在，在 2023 年 12 月 12 日发表在《Physiologia Plantarum》杂志上的最新文章中，该团队揭示了 MpRBOHB(一种 ROS 生成 RBOH)被激活的基本机制。有趣的是，这些机制似乎在所有陆地植物的RBOH 中都是保守的。

研究人员首先通过地钱模型地钱和转基因细胞系的实验表明，MpRBOHB的激活不仅需要细胞内Ca 2+浓度的增加，而且还需要与EF手的两个区域的Ca 2+离子结合。涵盖约200个氨基酸。在这些测试中，他们使用几丁质片段触发细胞中的免疫反应，因为几丁质是霉菌和真菌等微生物细胞壁的重要组成部分。