類固醇可以像刺激人類運(yùn)動員那樣刺激植物生長，但是其通過調(diào)控基因來促進(jìn)植物細(xì)胞生長發(fā)育的分子信號傳導(dǎo)系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比人類和動物細(xì)胞中的復(fù)雜。卡內(nèi)基研究院的植物生物學(xué)家的一項新研究利用了一種新興的分子方法——稱為蛋白質(zhì)組學(xué)——發(fā)現(xiàn)了這種類固醇信號傳導(dǎo)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。理解這些植物激素如何激活基因，不僅可能提高產(chǎn)量，而且還可能帶來關(guān)于類固醇如何調(diào)控植物和動物細(xì)胞生長的新見解。

　　這項由卡內(nèi)基研究院植物生物學(xué)部的Zhi-Yong Wang (王志勇)、Wenqiang Tang (湯文強(qiáng))以及7位共同作者進(jìn)行的研究發(fā)表在7月25日出版的《科學(xué)》（Science）雜志上。

　　被稱為油菜素內(nèi)酯的植物類固醇是植物界普遍存在的重要激素。它們調(diào)控生長和發(fā)育的許多方面，而缺乏油菜素內(nèi)酯的突變種常常極端矮小和不育。油菜素內(nèi)酯在很多方面都和動物類固醇相似，但是在細(xì)胞水平上的運(yùn)作方式顯然非常不同。動物細(xì)胞利用細(xì)胞核內(nèi)的內(nèi)部受體分子對類固醇做出響應(yīng)，而在植物中，受體被固定在了細(xì)胞膜的外表面，而調(diào)控的目標(biāo)是細(xì)胞核中的基因�？茖W(xué)家面臨的一個挑戰(zhàn)是如何弄清這些激素信號從細(xì)胞表面受體傳遞到細(xì)胞核中發(fā)揮作用的每個步驟。過去的研究中，科學(xué)家們使用傳統(tǒng)的遺傳學(xué)方法發(fā)現(xiàn)了油菜素內(nèi)酯信號傳導(dǎo)路徑的幾個組成部分。然而， 由于遺傳冗余性(多個基因在細(xì)胞中扮演相同的角色)等因素的限制，遺傳學(xué)方法無法發(fā)現(xiàn)一個信號傳導(dǎo)路徑的所有組成部分。

　　為了發(fā)現(xiàn)這條信號傳導(dǎo)鏈的各環(huán)節(jié)，這組科學(xué)家使用了蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)�！暗鞍踪|(zhì)組學(xué)類似于基因組學(xué)，”Wang說�！霸诨�因組學(xué)中，我們的目標(biāo)是全面調(diào)查基因組中的所有基因。在蛋白質(zhì)組學(xué)中，我們測繪蛋白質(zhì)�！庇捎趦H僅在一個生物體中就可能有成千上萬種不同的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)組學(xué)需要使用諸如雙向凝膠電泳等技術(shù)。雙向凝膠電泳可以根據(jù)蛋白質(zhì)大小和電荷的差異而一次分離和處理數(shù)千種蛋白質(zhì)。

　　但是即便使用了這些方法，分離低豐度的信號傳導(dǎo)蛋白質(zhì)仍然是一個令人生畏的任務(wù)。“此前試圖發(fā)現(xiàn)這些分子的嘗試失敗了，因為這些蛋白被豐度更高的蛋白質(zhì)淹沒了�！盬ang說�！暗�是由于我們知道這些蛋白會與細(xì)胞膜結(jié)合，我們設(shè)法把細(xì)胞膜和細(xì)胞的其它部分分開，然后只分析細(xì)胞膜部分。而這種方法成功了。”

　　這項研究把目標(biāo)對準(zhǔn)了一類稱為激酶的蛋白質(zhì)，它們通過用磷酸基團(tuán)修飾其他蛋白來傳遞信號。電泳分析發(fā)現(xiàn)了一組對油菜素內(nèi)酯的存在做出響應(yīng)的激酶。該組科學(xué)家將這些蛋白質(zhì)命名為BSKs（油菜素內(nèi)酯信號傳導(dǎo)激酶）。進(jìn)一步的分析證實了它們在油菜素內(nèi)酯信號傳導(dǎo)過程中的關(guān)鍵功能。

　　“BSKs是首次用定量蛋白質(zhì)組學(xué)方法在植物中發(fā)現(xiàn)的信號傳導(dǎo)主要組成部分。”Wang說。“發(fā)現(xiàn)這些蛋白質(zhì)填補(bǔ)了油菜素內(nèi)酯信號傳導(dǎo)路徑的一個大空白，而且可能對于我們理解植物的其他信號傳導(dǎo)過程也有重大意義。植物基因組編碼數(shù)百種細(xì)胞表面的受體，但是缺失的重要環(huán)節(jié)是它們怎樣與細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)級聯(lián)之間相聯(lián)系。植物細(xì)胞也含有相當(dāng)數(shù)量的與BSKs類似的蛋白質(zhì)，因此這使人們推測它們就是那些缺失的環(huán)節(jié)。”Wang的發(fā)現(xiàn)不僅幫助確立了植物類固醇信號傳導(dǎo)路徑的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而且還可能為植物激酶信號傳導(dǎo)以及一般的細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的類固醇信號傳導(dǎo)提供一個新的范式。更重要的是，Wang的研究成功展示的這種蛋白質(zhì)組學(xué)方法將對其他信號傳導(dǎo)路徑的研究產(chǎn)生重大影響。