全 文 ：·综述与专论·
生物技术通报
B IO TECHNOLOGY　BULL ETIN 2009年第 8期
Ra s蛋白信号途径及其对线虫生长发育的调控作用
张玉　茆振川　谢丙炎　冯东昕
(中国农业科学院蔬菜花卉研究所 ,北京 100081)
　　摘 　要 : 　Ras蛋白是一个分子质量为 21 kD左右的单体 GTP酶 ,具有两种构象 : GTP结合构象 (Ras1GTP)及 GDP结合构
象 (Ras1GDP) ,这两种构象在一定条件下可发生互变。由生长因子介导的 Ras信号传导途径是诸多信号途径中与细胞增殖、
分化密切相关的重要信号途径。受体型 TPK/Ras/MAPK信号转导途径是是目前研究的最为清楚的受 Ras蛋白调节的信号传
导途径 ,该途径包括受体型酪氨酸蛋白激酶 (RTK)、接头蛋白、鸟苷酸释放因子 ( GNEF)、Ras蛋白以及 MAPK级联反应体系。
目前 , TPK/Ras/MAPK信号转导途径在秀丽杆线虫 (Caenorhabolitis elegans中研究的最为清楚 : Ras信号途径对于许多发育进
程是必需的 ,包括阴门、子宫、交合刺、P12以及排泄管细胞的诱导分化 ;控制着性肌原细胞迁移、轴突导向 ;对细胞减数分裂粗
线期具有促进作用。对 C1elegans的研究加深了对 TPK/Ras/MAPK信号途径结构、突变体表型以及与其他信号途径的互作的
了解 ,将会促进 Ras信号途径对植物寄生线虫调控作用的研究。
关键词 : 　Ras蛋白 　信号传导途径 　调控作用 　突变体 　RTK
Ras Signal Transduction Pathway and Its Regulation to Growth
and Developments of Nematode
Zhang Yu　Mao Zhenchuan　Xie B ingyan　Feng Dongxin
( Institu te of Vegetables and Flowers, Chinese Academ y of Agricultural Sciences, B eijing 100081)
　　Abs trac t: 　Ras p rotein is a single GTPase that cycles between an inactive GDP2bound state, and an active GTP2bound state, and
its molecule weight is about 21 kD1 TPK/Ras/MAPK signal transduction pathway regulated by Ras p rotein has been well studied, inclu2
ding recep tor tyrosine kinase (RTK) , adap tor p rotein, guanine nucleotide exchange factors( GNEF) , Ras p rotein and m itogen activated
p rotein kinase (MAPK) cascade reaction system1 In Caenorhabditis elegans, it is clear that TPK/Ras/MAPK pathway is required for
multip le developmental events, including induction of vulval, uterine, sp icule, P12 and excretory duct cell fates, control of sex myo2
blast m igration, axon guidance, and p romotion of germ line meiosis. Studies of C1elegans have p rovided insight into the basic framework
of this RTK/Ras/MAPK signaling pathway, the phenotype of its mutants, and how interacts with other signaling pathways, all of which
would p romote the researches on p lant paRasite nematodes1
Key wo rds: 　Ras p rotein　Signal transduction pathway　Regulation　Mutant　RTK
收稿日期 : 2009203209
基金项目 :国家自然科学基金 (30571261) ,“十一五”国家高技术研究发展计划课题 (2006AA10Z1119)
作者简介 :张玉 (19822) ,男 ,硕士在读 ,研究方向为抗线虫基因工程 ; Tel: 010282105979, E2mail: zhy160@1631com
通讯作者 :冯东昕 ,研究员 ,博士 ,主要从事蔬菜病理研究 ; Tel: 010282109545, E2mail: fengdx@mail1caas1net1cn　　信号转导是生命的基本而普遍的现象 ,它与细胞的增殖、分化 ,细胞和生物个体的生长、发育、遗传、疾病、衰老乃至死亡息息相关。生长因子受体介导的 Ras信号转导途径是诸多信号途径中与细胞增殖、分化密切相关的重要信号途径之一。Ras蛋白作为分子开关 ,在细胞外刺激所产生的信号转导通路中处于中枢地位。Ras基因及其编码的 Ras蛋白 最早发现于逆转录病毒 ———大鼠肉瘤病毒中 ,后来在多种物种中都发现了 Ras蛋白 ,并且它们的氨基酸序列具有很高的相似性。早在 20世纪 80年代 ,人们已经开始认识到 Ras蛋白的重要性 ,因为接近30%的人体实体瘤具有 R as基因的突变。通过概述Ras蛋白及其 Ras信号途径 ,结合 Ras信号途径对C1elegans生长发育的调控作用 ,对 Ras蛋白及其信
2009年第 8期 张玉等 : Ras蛋白信号途径及其对线虫生长发育的调控作用
号途径的重要功能进行了深入的阐述 ,并对其在植
物寄生线虫防治中的应用提出了展望。
1　Ra s蛋白
细胞内信号传递通过中心转换站接收、调节和
传递信号。小分子量 G蛋白家族构成了对生长、分
化、形态发生、囊泡转运和细胞骨架形成极其重要的
膜相关转运站。Ras蛋白是一个分子质量为 21 kD
左右的单体 GTP酶 ,参与典型的 G蛋白激活和失活
循环。Ras蛋白家族在不同物种中的成员不同 ,在果
蝇和秀丽杆线虫中只有一种 Ras蛋白 ,分别为 Ras1
和 LET260,在哺乳动物中有 3类 ,即 H2Ras、K2Ras、N2
Ras[ 1 ]。不同 Ras基因的内部结构差异较大 ,但他们
编码的蛋白质均由 181～189个氨基酸组成 ,且具有
很高的同源性。Ras蛋白作为信号传递中的一个分
子开关具有两种构象 : GTP结合构象 (Ras1GTP)及
GDP结合构象 (Ras1GDP) ,这两种构象在一定条件下
可发生互变 ,只有激活型 Ras1GTP能激活 Ras以下的
信号传导过程 [ 2 ]。有两种蛋白直接调节 Ras蛋白的
活性 : 一类是 GTPase 激活蛋白 ( GAP ) , 它能同
Ras1GTP结合 , 并具有激活 GTPase 的活性 , 使
Ras1GTP变成 Ras1GDP[ 3 ] ;另一类是鸟甘酸释放蛋白
(GNPR) ,它能使 Ras1GDP释放出 GDP后迅速与
GTP结合 ,形成活化形式。
Ras蛋白通过脂锚结构 ,如法呢酰基和棕榈酰
基结合到细胞膜的内表面 ,执行细胞信号传递功
能 [ 4 ]。Ras蛋白的法呢酰化发生在 C2末端的 CAAX
序列 (A代表脂肪族氨基酸 , X代表丝氨酸或苏氨
酸 )。在法呢酰蛋白转移酶的协助下 ,法呢基通过
一个硫醚键连接到 CAAX序列的半胱氨酸残基上。
然后 ,最末端的 3个氨基酸残基被蛋白酶切除 ,同时
C2末端半胱氨酸残基上还有一个棕榈酸锚。K2Ras
蛋白的膜定位还包括一个接近 C2末端的多碱性
序列。
2　Ra s信号途径
Ras蛋白是一种多功能的细胞因子 ,广泛存在
于自然界 ,在多种细胞生命活动中具有极为重要的
作用 ,包括细胞的增殖、分化和骨架的构建。在哺乳
动物中 , Ras可以调控多个信号途径 : Ras蛋白能够
被多个上游信号激活 , Ras2GTP能够结合和激活多
个下游靶标 ;在 C1elegans和果蝇中 , Ras主要被受
体型酪氨酸蛋白激酶 ( recep tor tyrosine kinase, RTK)
激活 ,在一个标准的 RTK/Ras/MAPK信号途径中起
作用 [ 5 ]。受体型 TPK/Ras/MAPK信号转导途径是目
前研究的最为清楚的受 Ras蛋白调节的信号传导途
径 ,该信号传导途径是细胞外信号传递到细胞核内的
重要通道 ,包括受体型酪氨酸蛋白激酶 (RTK)、接头
蛋白 (Adap tor)、鸟苷酸释放因子 ( guanine nucleotide
exchange factors, GNEF)、Ras蛋白以及 MAPK (m ito2
gen activated p rotein kinase)级联反应体系 (图 1 )。
遗传学、生化及分子生物学等方面的研究表明 , Ras
蛋白在细胞外刺激所产生的信号传导通路中处于中
枢地位 [ 6 ]。
CM1细胞膜 ; NM1细胞核膜
图 1　TPK /Ra s/M APK信号传导图 [ 1]
211　Ras上游通路
在高等生物中 , Ras蛋白的上游信号蛋白一直
不很清楚。果蝇和线虫的遗传学研究显示至少有两
个类型的蛋白质参与形成活化的受体酪氨酸激酶与
Ras蛋白转换站之间的连接 ,包括含 SH2 /SH3结构
域的接头蛋白。随后 ,在哺乳动物中也确认了相应
的蛋白质。
受体型 RTK大多属于细胞生长因子受体 ,如表
皮生长因子 ( EGF) 受体、血小板衍生生长因子
( PDGF)受体、相关纤维原细胞生长因子 ( FGF)受
体。它们位于细胞膜表面 ,可以与相应的配体结合 ,
表现出 RTK的活性 ,催化 ATP的γ位磷酸基转移
到酪氨酸残基上发生磷酸化作用 ,所以属于催化型
受体。这类受体由 3部分组成 :胞外配体结合区、跨
膜区、胞内酪氨酸激酶区。受体型 RTK活化的机制
为二聚化和自身磷酸化。当配体与受体胞外区结合
33
生物技术通报 B iotechnology　B u lle tin 2009年第 8期
后 ,会引起相邻的受体发生二聚化 ,进而受体胞内区
的 RTK被激活 ,彼此将对方的某些酪氨酸残基磷酸
化。因为受体本身的酪氨酸发生磷酸化 ,所以该过
程被称之为自身磷酸化。
磷酸化的酪氨酸残基可以为接头蛋白提供停泊位
点 ,因为磷酸化后的受体可与接头蛋白的特殊结构域
SH2结合。SH2结构具有识别与结合磷酸化酪氨酸残
基的功能 ,胞浆内许多蛋白质含有这种结构 ,例如生长
因子接头蛋白 Grb2 ( growth factor recep tor binding pro2
tein 2)。Grb2除含有一个 SH2结构域外 ,同时还具
有两个 SH3结构域。 SH3富含脯氨酸 ,约由 60个
氨基酸残基构成。它的功能是识别并结合下游的另
一个信号蛋白分子 2鸟苷酸释放因子 ,该蛋白因为在
果蝇 seven less基因的信号传递中的作用而命名为
SOS蛋白。Grb2通过两个 SH3结构与 SOS结合成
复合物 ,存在于胞浆中。当 RTK受体被激活时 ,通
过 Grb2 N端的 SH2结构将 Grb22SOS复合物与受体
相连 ,并将其移至细胞膜上募集 SOS,提高 SOS在质
膜上的局部浓度。SOS具有核苷酸转移酶的活性 ,
在它的作用下激活下游靶蛋白 Ras蛋白 [ 3 ]。
212　Ras下游通路
第一个被确认的 Ras蛋白下游效应物是丝氨
酸 /苏氨酸特异性蛋白激酶 Raf蛋白 ,即有丝分裂原
活化蛋白激酶激酶激酶 (MAPKKK)。活化 GTP型
Ras以一种特异的方式与 Raf激酶相互作用介导
Raf激酶的膜定位 ,激发 Raf激酶的蛋白激酶活性 ,
并通过 MAPK通路的蛋白激酶级联反应进一步传
递信号 [ 7 ]。MAPK级联反应体系包括 Raf蛋白、
MAPKK(MEK)、MAPK( ERK)。Raf具有丝氨酸 /苏
氨酸蛋白激酶活性 ,它可将 MEK磷酸化而激活 ;
MEK是一种苏氨酸 /酪氨酸蛋白激酶 ,它可以使位
于其下游的 MAPK的苏氨酸和酪氨酸残基磷酸化
而激活 ;MAPK是一种具有双重催化活性的蛋白激
酶 ,既可催化丝氨酸 /苏氨酸残基磷酸化 ,又能催化
酪氨酸残基磷酸化。MAPK被激活后 ,转至细胞核
内 ,直接激活转录因子 ,调控基因表达 ,如转录因子
Ets家族。
3　RAS信号途径对线虫 C1e legans生长发
育的调控
目前 ,对于 Ras蛋白信号传导途径调控作用的
研究主要集中在哺乳动物、酵母、植物病原真菌、以
及 C1elegans。有研究表明 :肿瘤细胞 R as基因突变
率大约为 30% ,而胰癌和结肠癌分别达到 90%和
40% [ 8 ] ; Ras及其下游信号分子均参与调控小鼠的
胚胎发育 ,并且不同类型的 Ras蛋白对胚胎发育特
别是造血发育发挥不同的调控作用 [ 9 ] ;许多植物病
原真菌通过形成附着胞完成对寄主的侵染 , Ras信
号途径通过调控附着胞的形成影响植物病原真菌的
致病性 ,如稻瘟菌等 [ 10 ]。到目前为止 , RTK/Ras/
MAPK途径在 C1elegans中研究的最为清楚 , Ras信
号途径调控着 C1elegans的阴门细胞分化 ,性肌原细
胞移动定位 ,嗅觉神经分化 ,排泄管细胞分化等多种
发育过程 [ 11 ]。
311　线虫 C1elegans中的 RTKs
在 C1elegans中 , Ras蛋白由基因 let260 编码 ,
LET260 Ras至少在 2种不同的 RTKs下游起作用 ,即
LET223 (相关表皮生长因子受体 , EGFR )和 EGL215
(相关纤维原细胞生长因子受体 , FGFR)。C1elegans
基因组包含 28个预测的 RTKs,仅一部分通过突变体
进行了特征鉴定。这些鉴定的 RTK中 ,只有表皮生
长因子受体 ( EGFR) LET223和相关纤维原细胞生长
因子受体 ( FGFR ) EGL215 肯定存在于 RTK/Ras/
MAPK途径。Ephrin受体 VAB 21在卵母细胞成熟
期间负向调节 MAPK活性 [ 12 ]。胰岛素类 RTK DAF2
2信号并未通过 RTK/Ras/MAPK途径 ,而是通过
P I3激酶 /Akt信号途径。
LET223和 EGL215传递的信号很多 ,但是并非
所有的依赖 Ras的发育信号都通过这些 RTKs。
EGF相关配体 L IN23信号通过 LET223 /EGFR和 Ras
蛋白控制两性体阴门细胞、子宫、雄性线虫交合刺、
P12外胚层细胞与排泄管细胞的分化。FGF相关配
体 EGL217信号通过 EGL215 /FGFR和 Ras蛋白控制
性肌原细胞迁移 , FGF相关配体 LET2756通过 EGL2
15和 Ras蛋白促进神经轴突延伸和发育。此外 ,
Let260不依赖任何 RTK来控制嗅觉神经和减数分
裂粗线期发育进程。甚至 , L IN245、MEK22和 MPK2
1可不依赖于已知的 RTKs或者 Ras蛋白对细杆菌
的侵染做出反应 [ 13 ]。
在一些情况下 LET223和 EGL215 RTKs也能通
过不依赖 Ras的信号途径发挥作用。L IN23和 LET2
43
2009年第 8期 张玉等 : Ras蛋白信号途径及其对线虫生长发育的调控作用
23通过 PLC2γ(磷脂酶 C2γ)信号通路和肌糖磷酸化
信号途径控制卵母细胞成熟 [ 14 ]。 EGL217与 EGL2
15可能通过更多未知的信号途径控制性成肌细胞
迁移和渗透调节 [ 15 ]。
312　Ras信号途径在 C1elegans中参与调控的发育
过程
在 C1elegans中 , Ras信号途径对单个细胞的生
活力没有影响 ,但对与很多发育过程具有重要的调
控作用。Ras信号促进排泄管细胞分化 ,嵌合体分
析表明缺少排泄管细胞导致 let260无效突变体的受
精卵死亡。排泄管细胞在渗透性调节中起重要作
用 , let260功能缺失突变体因为缺少排泄管细胞而导
致幼虫体表充满液体死亡 , let260功能获得性突变经
常出现两个排泄管细胞。除了与排泄管细胞形成有
关 , Ras信号可能还具有其他的重要作用 ,因为 let2
23 /EGFR、eg l215 /FGFR、ptp22 /SHP22突变导致虫体
明显的瘦弱 ,但是持续增加 Ras信号能够消除这种
表型 [ 16 ]。
Ras信号途径与 Notch、W nt信号途径共同促进
C1elegans两性体的阴门发育。C1elegans两性体阴
门起源于 6个阴门前体细胞 , P31p～P81p。这 6个
前体细胞具有 3种分化 , 1°、2°和 3°。首先 ,性腺锚
定细胞发出诱导信号激活距其最近的阴门前体细胞
( P61p)中的 RTK/Ras/MAPK信号途径 ,促使 P61p
进行 1°分化 ; 然后 , P61p 将信号传递到相邻的
P51p、P71p,激活 Notch信号途径 ,促使 P51p、P71p
进行 2°分化 ;最后 , P31p、P41p、P81p 3个前体细胞
采取 3°分化 ,不接收 Ras和 Notch信号。采取 1°、2°
分化的前体细胞分裂产生形成成虫阴门的 22个细
胞。采用 3°分化的前体细胞分化所产生的细胞与
合胞体的皮下组织融合在一起。有研究证明 , Let2
23 /EGFR和 Let260 /Ras是 C1elegans两性体的阴门
形成所必须的 , Ras蛋白功能缺失突变体导致虫体
缺少阴门 ,然而 Ras蛋白功能获得性突变体导致虫
体具有多余的阴门组织 ,但是 Ras信号如何精确的
调控阴门细胞分化还不清楚 [ 17 ]。
Ras信号途径能够促进子宫 UV1分化 ,这对于
阴门和子宫建立准确的连接非常重要。缺少子宫
UV1,两性体线虫不能产卵 [ 18 ]。
在雄性线虫交合刺的发育过程中 ,由于多位点
因子的存在 ,四对前体细胞建立一个与细胞的相对
前后位置有关的分化模式。F和 U细胞提供的一个
细胞外因子能够促进虫体前部前体细胞的分化。参
与 C1elegans两性体阴门分化的 Ras信号途径的基
因也介导雄性线虫交合刺的发育。研究证明 , Ras
信号途径能够影响雄性交合刺的发育 ,减少 Ras信
号可导致雄性线虫交合刺缺失 ,影响雌雄虫的
交配 [ 19 ]。
性肌原细胞的迁移定位分为两个过程 :首先 ,性
肌原细胞向前移动到虫体中部区域 ,这个过程不依
赖生殖腺 ;然后 ,在生殖腺的参与下 ,性肌原细胞进
行精确定位。Ras信号传导途径在控制性肌原细胞
迁移定位中起着重要的调控作用 , let260 R as、ksr21、
lin245 raf、let2537 /m ek22、sur21 /m pk21的功能缺失性
突变体的表型与切除生殖腺虫体的表型十分相似 ,
性肌原细胞不能够精确定位 ,而在生殖腺切除虫体
中持续激活 Ras信号 ,性肌原细胞能够完成精确的
定位 [ 20 ]。
Ras信号在减数分裂粗线期的分化过程中起着
重要的调控作用。Ras信号途径中很多组分的突变
体都能产生不育表型 ,这种不育表型主要是由于生
殖细胞在减数分裂过程中发生缺陷引起的。在 let2
60、m ek22、m pk21的突变体中 ,生殖细胞在粗线期停
止分化 ,从而不能产生卵母细胞和精子 [ 21 ]。
Ras信号途径与 W nt信号途径共同促进 P12外
胚层细胞分化 , P11和 P12外胚层细胞是相邻的 ,只
是皮下组织和神经细胞有微弱的差别 [ 3 ]。减少 Ras
信号导致 P12向 P11分化 ,然而增加 Ras信号则会
导致 P11向 P12分化。
Ras信号控制腹部中线的腹索神经 ,野生型虫
体中这些神经元的轴突沿着中线一侧延伸 , let260功
能缺失突变体导致神经元在中线混乱 [ 13 ]。
C1elegans对挥发性物质的趋化性主要由位于
虫体头部的两对嗅觉神经元 (AWA和 AWC)调节。
let260的功能获得性突变体表现出对 AWC感知的
化学引诱剂异戊醇、丁酮和苯 (甲 )醛的趋化性缺
陷 ,对 AWA感知的化学引诱剂联乙醯也表现出微
弱的趋化性缺陷。AWA 和 AWC感知气味的趋化
性缺陷也出现在 let260、lin245功能缺失性突变体和
m ek22无效突变体中 ,但在一些情况下这种缺陷很
53
生物技术通报 B iotechnology　B u lle tin 2009年第 8期
微弱。 let260功能获得性突变体对异戊醇的趋化性
缺陷可由下游基因的功能缺失性突变抑制 ,包括
ksr21、m ek22、m pk21功能缺失性突变体 [ 22 ]。这些结
果表明 , Ras信号途径参与了 C1elegans对于易挥发
化学引诱剂趋化性的调节。
313　Ras信号途径与其他信号途径的互作
Ras信号途径并非孤立地存在和发挥其功能作
用 ,经常与其他信号途径互作来控制细胞分化。例
如 , Ras途径与 W nt途径共同控制 P12分化和阴门
细胞分化 ,可能共同调节一般靶标如 Hox基因。在
阴门细胞分化期间 , Ras信号途径也会与 Notch途径
互作来诱导阴门细胞进行正确的分化。Notch信号
途径是一个在进化过程中高度保守的信号通路 ,广
泛存在于无脊椎动物和脊椎动物的多个物种之中。
它通过细胞间相互作用的方式精确地调节着细胞的
分化、增殖和凋亡 ,在生物体发育过程中决定着细胞
的不同命运。Ras和 Notch信号传导途径在很多不
同的生物学进程中曾多次被提到。线虫 C1elegans
的阴门细胞发育过程为研究 Ras和 Notch信号途径
的相互关系提供了模式系统 [ 23 ]。
在 Ras和 Notch信号途径的互作关系上 ,可以
具体地分为以下几点 :首先 , Ras刺激 L IN212 /Notch
内吞下调同一细胞的 Notch信号。第二 , Ras信号刺
激 Notch配合体基因的转录来上调相邻细胞 Notch
信号。第三 , Notch信号也通过刺激不同的负调节
因子的转录与 Ras信号途径对抗 ,如 lip21 和 lst2
124[ 24 ]。
4　展望
综上所述 ,了解了 Ras信号途径的基本特征以
及 Ras信号途径对线虫 C1elegans的生殖、生长以及
器官分化的调控作用。尽管不同的线虫在结构上存
在差异 ,但是从解剖学上可以知道 ,其头部的感觉器
官显示了很高的保守性 ,这也说明线虫对于化学感
应信息的整合是高度保守的。并且 ,已有研究证明
C1elegans与花生根结线虫 (M eloidogyne artiellia )在
分子水平上存在很高的分子相似性。因此 ,人们不
禁会猜想植物寄生线虫与寄主互作的过程中是否需
要信号传导途径的参与。
所有线虫的生活史都包括 4个发育阶段 ,特别
是对于根结线虫 ,第一个发育阶段是卵块期 ,从卵块
内孵化出的能够运动 ,具有侵染性的幼虫称为二龄
幼虫。由寄主植物根系散发出的某种信号促使卵块
孵化出幼虫并且到达寄主的根系 ,在根的维管组织
内形成一个永久的取食位点 ,然后幼虫在取食位点
内取食、生长 ,经过 3次蜕化后发育为成虫。在植物
寄生线虫中 ,最初的食物寻找机制是由寄主散发出
的化学因子控制 ,有研究认为二氧化碳是主要的引
诱剂。寻找配偶的过程也是线虫之间通过化学信号
相互沟通的环节之一 ,雌虫发出性信息激素诱导雄
虫找到它们进行交配、产卵 [ 25 ]。由此可知 ,根结线
虫要完成其生活史需要信号传导途径的参与。因
此 ,需要进一步探索的是 Ras信号途径在植物寄生
线虫与寄主的互作中所起的调控作用 ,包括在植物
寄生线虫对寄主植物的识别、侵染过程中的调控 ,以
及在植物寄生线虫交配、产卵过程中的调控 ,以信号
传导为基础为植物寄生线虫的防治提供新的思路。
目前 ,对于 Ras信号途径受到的复杂的调控以
及它对生物进程的调控机制还需要进一步探索 :
(1)调节细胞增殖和分化的控制开关究竟在何处 ,
对于 Ras途径下游激活一些激酶和因子的分子机制
还有待于继续深入研究下去 ; (2)信号传导是一个
复杂的网络 ,各个信号传导途径都不是孤立的 ,它们
之间存在相互影响、相互交叉 ,因此 ,在某一生物进
程中不同信号途径调控哪些具体的过程 ,它们之间
存在什么样的互作关系以及相互作用的时间、空间
都需要深入研究。随着分子生物学、生物化学、遗传
学等试验技术的发展 ,这些问题将会得到解决。
参 考 文 献
1　 Meera V1 Genes & Dev, 2005, 19: 1825～18391
2　 Vetter IR, W ittinghofer AScience, 2001, 294: 1299～3041
3　 Adam M, Mark RP1 Annu Rev Immunol, 2006, 24: 771～8001
4　 Hernandez2A lcoceba R, del Peso L, Lacal JC1 Cell Mol L ife Sci,
2000, 57: 65～761
5　 Repasky GA, Chenette EJ, Der CJ1 Trends Cell B iol, 2004, 14:
639～6471
6　 Schaich M , Illmer T1 Leuk L ymphoma, 2002, 43: 1345～13541
7　 Szewczyk NJ, Peterson BK, Jacobson LA1 Mol Cell B iol, 2002,
22: 4181～41881
8　 Bos JL1 Cancer Ras, 1989, 49: 4682～891
9　 Johnson L, Greenbaum D, Cichowski K, et al1 Genes Dev, 1997,
11: 2468 ～ 24811
63
2009年第 8期 张玉等 : Ras蛋白信号途径及其对线虫生长发育的调控作用
10　Xu JR, U rban M, Sweigard JA, Hamer JE1 Mol Plant2M icrobe In2
teract, 1997, 10: 187～1941
11　H irotsu T, Saeki S, Yamamoto M, Iino Y1 Nature, 2000, 404: 289
～931
12　M iller MA, Ruest PJ, Kosinski M, Hanks SK, Greenstein D1
Genes Dev, 2003, 17: 187～2001
13　Sundaram MV1RTK/Ras/MAPK signaling in WormBook, Edited by
The C1Elegans Research Community1WormBook, http: / /www. worm2
book. org. 20061
14　Yin X, Gower NJ, Baylis HA, Strange K1 Mol B iol Cell, 2004,
15: 3938～39491
15　Schutzman JL, Borland CZ, Newman JC, Robinson MK, et al1 Mol
Cell B iol, 2001, 21: 8104～81161
16　Gutch MJ, Flint AJ, Keller J, Tonks NK, Hengartner MO1 Genes
Dev, 1998, 12: 571～5851
17　Julie E, Hendrik C, Korswagen, David M1 Genes & Development, 2002, 16: 1281～1290118　Chang C, Newman AP, Sternberg PW1 Curr B iol, 1999, 9: 237～246119　Chamberlin HM, Sternberg PW1 Development, 1994, 120: 2713～2721120　Sundaram M, Yochem J, Han M1 Development, 1996, 122: 2823～2833121　Church D, Guan KL, Lambie EJ1 Development, 1995, 121: 2525～2535122　H irotsu T, Saeki S, Yamamoto M, Iino Y1 Nature, 2000, 404: 289～293123　Sundaram MV1 Curr B iol, 2004, 14: 31～313124　Stella MC, Trusolino L, Pennaccheitti S, Comoglio PM1 Mol CellB iol, 2005, 25: 3982～3996125　Maria RC, Mauro DV, Carla DG1 Molecular & B iochem ical Parasi2tology, 2006, 149: 38～471
·动态 ·
拟南芥中绿色荧光蛋白技术的改进及其意义
许守明　杨蓓
　　用氧化还原敏感的绿色荧光蛋白 ( roGFP)转化拟南芥 ,使其定位表达于线粒体和细胞质中。线粒体和
细胞质是对氧化还原敏感的 ,因此随着电位的不同在 410 /474 nm照射下的 510 nm光的比率也不同。410 /
474 nm荧光比率与植物的细胞、组织、器官的氧化还原电位有关。 roGFP能被 DTT还原和 H2 O2 氧化。在根
部细胞质中平均静息电位是 - 318 mV而在线粒体中是 - 362 mV。在拟南芥中伸长区比根冠和分生组织有
更容易氧化的氧化还原状态。有数据显示在植物中 roGFP是氧化还原敏感的 ,并且能实时动态的检测体内
的氧化还原电位。
在植物中细胞的氧化还原状态影响了许多生命过程 ,例如程序化死亡、氧化防御机制、衰老、酶活性的异
构调节、转录和翻译以及大量的信号转录通路 ,而在这些生命活动过程中 ,植物细胞的氧化还原电位很难测
量。这项新技术是以绿色荧光蛋白的两个荧光激发极大值 (约 400和 475～490 nm )对 GFP进行了改进 ,使
其荧光比率能迅速地反应所处环境的氧化还原状态。根据 GFP不同的前导序列 ,可以测量细胞质中或线粒
体基质中的氧化还原电位。运用到植物上这项新技术带来了一些新的发现与突破 : (1)能使 roGFP准确地
定位在植物的细胞质和线粒体中 ; ( 2)在拟南芥中 , c2roGFP1和 m t2roGFP1对氧化还原的变化与 roGFP1在
Hela细胞系中的行为相似 ; (3)在拟南芥根中 ,伸长区比根冠和分生组织具有更迅速的反映外界氧化环境 ;
(4)在拟南芥根中 ,在面对氧化性物质的时候线粒体比细胞质具有更好的缓冲能力。
(原载 P lan t physiology, 2006, 141 (2) : 397;译者 :许守明 ,博士 ,副教授 ,河南大学生命科学学院农业生
物技术研究所 ,主要从事植物分子生物学方面研究 )
73