植物鞘脂結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，是構(gòu)成生物膜的主要成分，也是細(xì)胞中重要的生物活性分子，參與多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，在植物調(diào)控生長(zhǎng)發(fā)育、應(yīng)對(duì)生物和非生物脅迫過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。神經(jīng)酰胺作為鞘脂代謝的中心分子，其含量變化往往會(huì)影響到整個(gè)鞘脂代謝的穩(wěn)態(tài)。ACCELERATED CELL DEATH5（ACD5）編碼擬南芥神經(jīng)酰胺激酶，該酶的缺陷突變體acd5在生長(zhǎng)后期大量積累神經(jīng)酰胺，并且伴有自發(fā)性細(xì)胞死亡表型，以及水楊酸（salicylic acid, SA）水平的升高。在acd5中，神經(jīng)酰胺誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡依賴(lài)于SA途徑，但具體的分子機(jī)制及其它相關(guān)植物激素在鞘脂相關(guān)細(xì)胞死亡過(guò)程中的功能仍不清楚。
近日，我校生命科學(xué)學(xué)院姚楠教授課題組研究發(fā)現(xiàn)，ENHANCED DISEASE SUSCEPTIBILITY 1 (EDS1)及其互作蛋白PHYTOALEXIN DEFICIENT 4 (PAD4) 參與鞘脂代謝和鞘脂相關(guān)細(xì)胞死亡過(guò)程（圖1）。在acd5背景下，EDS1、PAD4或SID2功能的缺失抑制了突變體的細(xì)胞死亡表型與神經(jīng)酰胺積累。研究通過(guò)對(duì)神經(jīng)酰胺合酶LOH2酶活的檢測(cè)，證明了EDS1、PAD4和SA參與長(zhǎng)鏈神經(jīng)酰胺代謝和神經(jīng)酰胺誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。這些結(jié)果表明， EDS1和PAD4通過(guò)SA依賴(lài)和SA不依賴(lài)途徑介導(dǎo)神經(jīng)酰胺（尤其是長(zhǎng)鏈神經(jīng)酰胺）代謝及其相關(guān)的細(xì)胞死亡。
圖1. EDS1/PAD4在神經(jīng)酰胺相關(guān)細(xì)胞死亡過(guò)程中的功能
同時(shí)，姚楠教授團(tuán)隊(duì)還揭示了茉莉素（jasmonate, JA）途徑參與調(diào)節(jié)鞘脂代謝并作用于神經(jīng)酰胺誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡過(guò)程（圖2）。研究發(fā)現(xiàn)，JA處理誘導(dǎo)擬南芥體內(nèi)神經(jīng)酰胺和羥基神經(jīng)酰胺的積累，這一誘導(dǎo)功能依賴(lài)于JA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)關(guān)鍵蛋白COI1。研究證明了JA參與調(diào)節(jié)神經(jīng)酰胺代謝相關(guān)基因的表達(dá)，通過(guò)JA下游關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子MYC2對(duì)神經(jīng)酰胺代謝關(guān)鍵酶編碼基因的啟動(dòng)子活性進(jìn)行調(diào)控。
圖2. JA途徑參與調(diào)控鞘脂代謝及神經(jīng)酰胺誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡
相關(guān)研究成果先后在線(xiàn)發(fā)表在植物科學(xué)Plant Journal和Plant Physiology雜志上，我校生命科學(xué)學(xué)院博士后曾鴻運(yùn)和博士生黃驪群分別為兩篇論文的第一作者，姚楠教授為通訊作者，肖仕教授，博士生劉宇、陳定康、鮑赫楠，博士后尹健、楊玉冰等為論文的共同作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、中山大學(xué)群體項(xiàng)目的資助。
