何偉，王斐，閆海芳

東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040

植物細胞中存在多種多樣的Ca2+信號，Ca2+信號幾乎介導(dǎo)了植物生長發(fā)育中的所有過程，包括種子萌發(fā)、植株生長、開花、結(jié)實、衰老、死亡及對環(huán)境的適應(yīng)。Ca2+結(jié)合蛋白是Ca2+信號的受體，包括鈣調(diào)素蛋白（calmodulin，CaM）、Ca2+依賴蛋白激酶（Ca2+-de?pendent protein kinases，CDPK）和膜聯(lián)蛋白，它們各自定位于特定的細胞器中，通過與配體蛋白結(jié)合而改變Ca2+濃度來傳輸信號[1]。磷脂酰肌醇3-磷酸（phosphatidylinositol 3-phosphate，PtdInsP）也是主要的胞內(nèi)信號通路的組件，是細胞眾多生命活動不可缺少的輔助因子，各種蛋白質(zhì)通過與PtdInsP作用來實現(xiàn)它們的生理作用[2]。PtdInsP信號能夠通過調(diào)控許多離子通道開關(guān)來調(diào)節(jié)下游信號，控制植物的生長發(fā)育[3]，如網(wǎng)格蛋白依賴性的胞吐作用、非網(wǎng)格蛋白依賴性的胞吐、Ca2+依賴的神經(jīng)遞質(zhì)和激素的分泌作用、細胞骨架肌動蛋白的重排、細胞遷移和整聯(lián)蛋白介導(dǎo)的細胞基質(zhì)黏附作用等[4]。

細胞膜相聯(lián)鈣結(jié)合蛋白（plasma-membrane as?sociated cation-binding protein，PCaP）是一類新的鈣離子結(jié)合蛋白，目前在擬南芥中已發(fā)現(xiàn)了2個，命名為AtPCaP1和AtPCaP2（簡稱為PCaP1和PCaP2），它們以獨特的N端十四（烷）?；∟-myristoylation）穩(wěn)定地結(jié)合在細胞膜上[5-6]。PCaP能與Ca2+/CaM復(fù)合體和PtdInsP結(jié)合，調(diào)節(jié)Ca2+和PtdInsP信號通路，參與調(diào)控植物的生長發(fā)育。

微管（microtubule，MT）是由α-、β-微管蛋白異二聚體通過非共價鍵形成的管狀結(jié)構(gòu)。它與微絲、中間纖維共同構(gòu)成真核生物的細胞骨架。微管在植物生長發(fā)育中起重要作用，如維持細胞形態(tài)與結(jié)構(gòu)、參與胞質(zhì)流動、調(diào)節(jié)細胞有絲分裂、控制細胞極性生長、細胞壁構(gòu)建、細胞分化調(diào)控、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等[7]。微管結(jié)合蛋白是指可以直接與微管結(jié)合，對微管具有調(diào)控作用的一類蛋白[8]，它們在植物細胞的形態(tài)、分化和植物的生長、發(fā)育、適應(yīng)逆境等生理過程中起作用。PCaP是一類微管結(jié)合蛋白，并屬于微管去穩(wěn)定因子。微管去穩(wěn)定因子對微管的調(diào)控主要是改變微管端部結(jié)構(gòu)使微管去穩(wěn)定，或者直接將微管切割成較小的片端而使微管去穩(wěn)定[7]。

迄今，對PCaP的研究主要集中在其調(diào)節(jié)Ca2+/PtdInsP信號通路、調(diào)控微管去穩(wěn)定等方面，這些研究揭示了PCaP在植物頂端生長極性中的調(diào)控作用[9-13]。我們主要介紹近年來對PCaP蛋白結(jié)構(gòu)與功能，及其調(diào)控植物頂端生長極性的研究進展。

1 PCaP的發(fā)現(xiàn)

Ide等于2007年在擬南芥中發(fā)現(xiàn)了一個新的定位于細胞膜上的Ca2+結(jié)合蛋白，命名為PCaP1。它富含谷氨酸、賴氨酸殘基，能在高濃度Mg2+的存在下結(jié)合45Ca2+，在細胞內(nèi)Ca2+信號通路中起重要作用。PCaP1在大多數(shù)植株器官中表達，Cu2+、山梨糖醇、鞭毛蛋白寡肽的處理能增強其轉(zhuǎn)錄水平[14-15]。自然條件下PCaP1能與細胞膜結(jié)合，并在高濃度Ca2+或Mg2+條件下從膜上脫離進入細胞質(zhì)中[5]。PCaP1還能與微管結(jié)合而抑制微管蛋白的裝配并解聚微管蛋白，所以也被稱為微管去穩(wěn)定蛋白25（microtubule-de?stabilizing protein 25，MDP25），其破壞微管穩(wěn)定的能力受Ca2+濃度調(diào)控。PCaP1參與許多植物生長發(fā)育過程，如在下胚軸細胞伸長中具有負調(diào)節(jié)作用[10]。

2010年，Kato等在擬南芥中又發(fā)現(xiàn)了PCaP2。它具有結(jié)合并解聚微管的能力，在之前的研究中也被稱為微管結(jié)合蛋白18（miscotube associated pro?tein 18，MAP18）[9]。PCaP2定位于細胞膜上，并在根毛和延伸花粉管的表皮細胞中特異表達。該蛋白富含脯氨酸、谷氨酸、纈氨酸和賴氨酸殘基（PEVK-rich域），在 Mg2+、K+存在下能與 Ca2+結(jié)合。用 K+、Mn2+、Zn2+、Na+、脫落酸（ABA）和赤霉酸處理，或者寒冷和干旱脅迫均能提高其轉(zhuǎn)錄水平[6]。PCaP2的細胞膜定位也與Ca2+水平有關(guān)，并且Ca2+濃度上升能促進微管解聚[9]。據(jù)報道，MAP18參與ABA對擬南芥花粉萌發(fā)的調(diào)控[16]，能夠通過抑制肌動蛋白（微絲）的組裝來調(diào)節(jié)花粉管的極性生長方向[13]，同時在根毛的發(fā)育中起重要作用[13]。

2 PCaP的結(jié)構(gòu)特點

2.1 PCaP的序列特點

PCaP1和PCaP2分別包含225和168個氨基酸殘基，相對分子質(zhì)量分別為25×103和18.5×103。蛋白序列分析表明PCaP1和PCaP2沒有已知的功能性酶基序及跨膜結(jié)構(gòu)域，它們是細胞膜上的非酶性的蛋白質(zhì)[6]。如圖1，2個蛋白質(zhì)只有28%的序列相同，但都有相似的由23個氨基酸殘基構(gòu)成的N端域（N23域），并在中央和C端區(qū)域（CC域）存在PEVK-rich域。N23域是細胞膜結(jié)合區(qū)域，并具有結(jié)合Ca2+和PtdInsP的能力，而CC域存在大量V-V-E-K-KN/E-E的不完全特征重復(fù)序列，這些重復(fù)序列是與微管結(jié)合的區(qū)域[12]。

2.2 N23域的結(jié)構(gòu)與功能

2.2.1 N23域的二位甘氨酸十四（烷）?；c細胞膜穩(wěn)定結(jié)合 PCaP可以穩(wěn)定地結(jié)合在細胞膜上，在NaCl、尿素、Na2CO3處理下也不會從膜上脫離。2種蛋白都有相同的?；瘽撛谛蛄蠱ET-GLY-X-XX-SER-LYS。用網(wǎng)絡(luò)程序 ScanProsite（http://kr.ex?pasy.org/tools/scanprosite/）分析發(fā)現(xiàn)，PCaP1具有2個可能的十四（烷）?；稽c分別為N端（圖2）和內(nèi)部第77～82氨基酸殘基[14]。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，在第2個氨基酸位點用丙氨酸代替甘氨酸會導(dǎo)致PCaP在細胞質(zhì)中分布，這表明PCaP是在二位的Gly位點發(fā)生十四（烷）?；⑼ㄟ^十四（烷）?；糠峙c細胞膜穩(wěn)定結(jié)合的[17]。

2.2.2 N23域特異結(jié)合PtdInsP、Ca2+/CaM復(fù)合體

PCaP最重要的生理性質(zhì)是與PtdInsP結(jié)合的能力。植物細胞中的PtdInsP2是PCaP的合適配體，包括Pt?dIns（3，4）P2、PtdIns（3，5）P2、PtdIns（4，5）P2[18]。許多蛋白質(zhì)的細胞膜定位和其與PtdInsP結(jié)合相關(guān)[19]。研究發(fā)現(xiàn)，N端部分23個殘基對PCaP1與PtdInsP的結(jié)合作用至關(guān)重要，因為缺失這部分的PCaP1突變體完全沒有結(jié)合PtdInsP的能力[5]。PCaP2的N23域與PCaP1的非常相似（23個殘基中有18個相同）。PCaP是通過N23域與PtdInsP相互作用的，同時N23域與PtdInsP的結(jié)合還決定細胞膜定位。

圖1 PCaP全長結(jié)構(gòu)圖

圖2 PCaP2的N端域螺旋結(jié)構(gòu)模型

N23域還能與另一種配體Ca2+/CaM復(fù)合體特異結(jié)合，但N23域并不能與自由的CaM結(jié)合。PCaP與Ca2+/CaM復(fù)合體結(jié)合會改變本身結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致PtdInsP從PCaP上解離[17]。由于N23域不能與自由CaM結(jié)合，PCaP和PtdInsP的結(jié)合能力與Ca2+濃度密切相關(guān)。靜止水平細胞內(nèi)Ca2+濃度較低，不能形成Ca2+/CaM復(fù)合體，PCaP與PtdInsP穩(wěn)定結(jié)合。而當(dāng)Ca2+濃度增高時，大量Ca2+/CaM形成，競爭性地結(jié)合PCaP。PCaP和PtdInsP、Ca2+/CaM復(fù)合體競爭性結(jié)合是細胞Ca2+/PtdInsP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的重要機制[12]。

2.2.3 N23域的螺旋結(jié)構(gòu)模型 PCaP的N23域決定細胞膜定位，并且能與Ca2+和PtdInsP相互結(jié)合，這與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。如圖2所示，N23域的第2個氨基酸殘基是細胞膜結(jié)合位點。PCaP2的N23域蛋白螺旋模型中5個正電荷殘基（Lys7、Arg11、Lys14、Lys18和Lys22）位于模型的同一表面，它們通過靜電作用與帶負電荷的PtdInsP在其肌醇環(huán)結(jié)合；而中性殘基Val8、Leu15和Ala21以α-螺旋結(jié)構(gòu)構(gòu)成1-8-14基序，是Ca2+/CaM結(jié)合位點[20]。N23域在與Ca2+/CaM結(jié)合后改變PCaP的三級結(jié)構(gòu)[21]，從而改變其與PtdInsP的結(jié)合能力，這種競爭是Ca2+/PtdInsP之間的信號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵機制[12]。

2.3 CC域的結(jié)構(gòu)與功能

2.3.1 CC域的無序區(qū)結(jié)合自由Ca2+PCaP的CC域含PEVK-rich域。值得注意的是，PCaP1的CC區(qū)中存在內(nèi)在無序區(qū)域[5]。內(nèi)在無序（ID）蛋白定義為擁有超過50個內(nèi)在無序或沒有折疊結(jié)構(gòu)的氨基酸殘基序列的蛋白。大多數(shù)ID蛋白質(zhì)富含谷氨酸、賴氨酸、脯氨酸、絲氨酸或谷氨酰胺殘基[22]。ID蛋白或ID域具有一個靈活結(jié)構(gòu)，能與配體或伴侶蛋白沒有結(jié)構(gòu)障礙地結(jié)合。ID區(qū)賦予了CC區(qū)與多種蛋白及配體相互結(jié)合的能力，例如PCaP的CC區(qū)可以結(jié)合大量的Ca2+[23]。ID蛋白和配體結(jié)合能使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨扔行虻慕Y(jié)構(gòu)，這種結(jié)合后結(jié)構(gòu)的改變可以維持ID蛋白的功能[21]。

2.3.2 CC域結(jié)合微管微絲 PCaP具有結(jié)合并調(diào)節(jié)微管微絲的能力，這種能力與其CC域的PEVK-rich域和V-E-E-K-K域密切相關(guān)。PCaP的CC域富含富含脯氨酸、谷氨酸、纈氨酸和賴氨酸殘基，與肌聯(lián)蛋白的PEVK域非常相似，PEVK域能夠結(jié)合肌動蛋白[24]。并且CC域存在大量V-E-E-K-K序列重復(fù)，V-E-E-K-K域是與微管結(jié)合的一個重要功能域[9]。PCaP的CC域能夠調(diào)控植物的生長極性，這與其調(diào)節(jié)微管微絲的能力有關(guān)。

3 PCaP調(diào)節(jié)Ca2+和PtdInsP信號通路的分子機制

植物細胞中，PtdInsP組成總膜脂質(zhì)的一小部分。在細胞膜上，PCaP1蛋白的量與PtdInsP2蛋白量是平衡的。PCaP和PtdInsP、Ca2+/CaM復(fù)合體競爭性地結(jié)合，是細胞Ca2+/PtdInsP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的重要機制，在植物生長發(fā)育中發(fā)揮重要作用。

圖3 PCaP調(diào)節(jié)的Ca2+信號通路模型

Kato等提出一個PCaP調(diào)節(jié)PtdInsP和CaM介導(dǎo)的Ca2+信號通路的模型[17]。如圖3，在靜止期，細胞質(zhì)Ca2+濃度較低，細胞膜上PCaP結(jié)合在PtdInsP肌醇環(huán)的磷酸根上；當(dāng)胞質(zhì)Ca2+濃度增高時，Ca2+形成大量Ca2+/CaM復(fù)合體，促使PtdInsP2與PCaP解離，釋放的自由PtdInsP2能夠促進膜運輸，并可調(diào)節(jié)細胞膜上特定的離子通道和蛋白泵的開關(guān)[25]。細胞膜上自由的PtdInsP2能與蛋白激酶C（PKC）相互作用，并影響PKC在細胞膜上的分布[26]。PtdInsP2通過磷脂酶C（PLC）水解產(chǎn)生1，4，5-磷酸化肌醇（InsP3）和甘油二酯（DAG）第二信使分子。InsP3受體導(dǎo)致Ca2+通道激活，促進Ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）和液泡中釋放。之后，InsP3通過2條代謝途徑：一是被去磷酸化迅速失活轉(zhuǎn)變?yōu)榧〈级ィ↖P2），再被脫去一個磷酸基并與6-磷酸葡萄糖結(jié)合形成肌醇磷酸（InsP），其進一步脫磷酸形成自由肌醇（Ins）；InsP3失活的另一條途徑就是被進一步磷酸化生成 InsP4、InsP5、InsP6等多磷酸肌醇。甘油二酯可以作為信號介導(dǎo)分子，它激活PKC結(jié)合Ca2+。激活的PKC能磷酸化特定的目標蛋白分子，從而激活下游信號，調(diào)節(jié)和控制植物一系列生理過程。

4 微管去穩(wěn)定因子調(diào)節(jié)微管穩(wěn)定性

微管具有聚合和解聚的動力學(xué)特性，MAP通過控制微管的聚合和解聚來調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性[27]。微管去穩(wěn)定因子屬于MAP，動物中有多個微管去穩(wěn)定因子，如劍蛋白（katanin）、Op18和MACK/KinI kinesin蛋白家族。這些蛋白對微管的調(diào)控主要是改變微管端部結(jié)構(gòu)使微管去穩(wěn)定，或直接將微管切割成較小的片端而使微管去穩(wěn)定。植物微管去穩(wěn)定因子目前發(fā)現(xiàn)了2類，擬南芥中劍蛋白的同源蛋白[8]和PCaP。

4.1 AtKTN1切割微管

劍蛋白是最初在動物中發(fā)現(xiàn)的一種能夠切割微管的蛋白。Burk等從擬南芥基因組中克隆到一個基因，其編碼的蛋白被命名為AtKTN1，與動物中的劍蛋白p60亞基同源。擬南芥野生型植株G1期細胞中的微管從細胞核上脫離并迅速解聚，而在AtKTN1缺失突變體的G1期細胞中，微管從細胞核上脫離后可以存在很長時間[28]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，該蛋白在體外能夠與微管結(jié)合，在ATP存在的條件下能夠切割微管。在體內(nèi)，AtKTN1具有切割微管的作用，使微管去穩(wěn)定。另外，AtKTN1在體內(nèi)能夠影響細胞壁物質(zhì)的合成，并在許多植物生長發(fā)育的過程中起作用，如細胞極性生長、激素的信號傳遞和根毛的發(fā)育等。AtKTN1是植物中發(fā)現(xiàn)的第一個使微管片段化的蛋白。

4.2 PCaP破壞微管端部穩(wěn)定

擬南芥PCaP是一類微管去穩(wěn)定因子，它能解聚微管并抑制微管蛋白聚合。PCaP在微管上呈點狀分布，說明PCaP可能只與微管的某些部位結(jié)合。PCaP表達主要在擴增的細胞中，并且濃度越高，抑制微管聚合的作用越明顯。Li等研究發(fā)現(xiàn)，PCaP過表達的純合轉(zhuǎn)基因植株中的微管比野生型微管不穩(wěn)定，并且大部分細胞的形態(tài)均發(fā)生異常，如子葉的砌磚式細胞、根表皮細胞、下胚軸表皮細胞和皮層細胞。這些細胞形態(tài)的改變都與細胞生長極性相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，PCaP過表達和通過RNAi下調(diào)表達的細胞中微管結(jié)構(gòu)都發(fā)生顯著改變。當(dāng)PCaP過表達時，微管對微管破壞藥物更敏感；而當(dāng)PCaP下調(diào)表達時，對微管破壞藥物有抵抗性[9]。

雖然PCaP過表達突變體中細胞內(nèi)微管遭到破壞，但細胞的微管密度沒有明顯減少，這是因為PCaP并不像劍蛋白會切割微管。它誘導(dǎo)的微管解聚作用發(fā)生在微管兩端，并且微管的正負兩端具有相似解聚速率，這樣只會導(dǎo)致微管的長度不均勻[10]。

4.3 Ca2+對PCaP破壞微管能力的影響

許多微管結(jié)合蛋白的活性是依賴Ca2+濃度的，它們在調(diào)節(jié)微管動力學(xué)上起重要作用[11]。PCaP能結(jié)合微管抑制微管蛋白的裝配，并且解聚微管，其解聚能力與Ca2+濃度密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，在缺乏Ca2+時，PCaP1的濃度增加并不影響微管蛋白解聚；而存在Ca2+時，PCaP1的濃度增加會影響上清液微管蛋白的數(shù)量。這表明，Ca2+濃度除了調(diào)節(jié)PCaP的細胞定位，還能大大提高PCaP破壞微管蛋白的能力[10]。

5 PCaP在植物生長發(fā)育中的功能

在植物中，Ca2+、PtdInsP是主要的胞內(nèi)信號通路的組件，這些信號分子參與植物細胞的多種生理過程。作為Ca2+/PtdInsP信號通路的調(diào)控蛋白，PCaP在植物生長發(fā)育中起重要作用，并且PCaP通過調(diào)節(jié)微管的組裝方式，在植物頂端生長極性中起重要的調(diào)控作用。

5.1 PCaP1抑制下胚軸細胞伸長

下胚軸伸長的調(diào)控對植物生長和發(fā)育至關(guān)重要。下胚軸細胞的伸長受到內(nèi)部和外部信號影響：光、植物激素、轉(zhuǎn)錄因子、微管細胞骨架對下胚軸細胞伸長具有調(diào)控作用[10]。微管在細胞伸長中起著至關(guān)重要的作用。微管結(jié)合蛋白能夠調(diào)控微管穩(wěn)定、組裝和動力學(xué)。微管的組裝方式及穩(wěn)定與下胚軸細胞伸長相關(guān)，研究表明，破壞微管穩(wěn)定可能導(dǎo)致對下胚軸細胞伸長的抑制作用[28]。微管調(diào)節(jié)蛋白通過調(diào)節(jié)微管的穩(wěn)定性來調(diào)控下胚軸伸長，PCaP1可以通過破壞微管的穩(wěn)定性來抑制下胚軸伸長。研究發(fā)現(xiàn)，過表達PCaP1的植株下胚軸異常短小并且微管遭到破壞，這表明PCaP1通過破壞微管穩(wěn)定，在下胚軸細胞伸長中起著關(guān)鍵的負調(diào)節(jié)作用。

5.2 PCaP2在葉片衰老過程中破壞微管蛋白

葉片的衰老伴隨著微管蛋白網(wǎng)絡(luò)的降解，PCaP2在微管蛋白網(wǎng)絡(luò)降解中起重要作用。衰老葉片中PCaP2的表達大量增加，說明PCaP2在衰老過程中微管蛋白降解中可能發(fā)揮重要的生理作用[29]。研究發(fā)現(xiàn)，編碼PCaP2的基因在自然衰老和黑暗誘導(dǎo)衰老的葉片中都被大量誘導(dǎo)表達，但黑暗誘導(dǎo)衰老的葉片中微管并沒有被破壞，表明PCaP2的大量表達并不足以誘導(dǎo)微管的解聚，它更可能是Ca2+依賴的信號機制的一部分。該結(jié)論已被其他研究者證實，PCaP2破壞微管的能力是受Ca2+濃度調(diào)控的[13]。

5.3 PCaP2對根毛及花粉管頂端生長極性的影響

PCaP2主要表達在根毛和延伸花粉管的頂端生長細胞中，它對根毛及花粉管的極性生長發(fā)育有重要作用。在花粉管和根毛中存在Ca2+濃度梯度，Ca2+信號在這些組織頂端極性生長中起重要作用[30-31]。PtdIns（4，5）P2能調(diào)節(jié)細胞骨架組織、氣孔開放和膜運輸[18]，在植物組織中，許多離子通道和轉(zhuǎn)運蛋白，如 Ca2+、K+通道和 Na+/H+交換泵，通過與 PtdIns（4，5）P2相互作用來調(diào)節(jié)其生理功能，例如PtdIns（4，5）P2能夠抑制煙草細胞細胞膜上K+通道；PtdIns（4，5）P2能誘導(dǎo)根毛頂端生長[32-33]，并調(diào)節(jié)膜囊泡的胞外分泌來調(diào)控植物頂端極性生長[34]。PCaP可以通過N23域調(diào)節(jié)Ca2+/PtdInsP信號而調(diào)控植物頂端極性生長。

微管微絲與植物頂端極性生長有關(guān)。細胞中微管微絲的裝配、解聚方式能決定植物細胞的生長方向[35]。PCaP能夠結(jié)合微管并破壞微管穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)植物頂端生長的方向。PCaP的CC域中PEVK-rich是微管微絲結(jié)合區(qū)域，CC域與細胞極性生長有關(guān)。研究表明，PCaP破壞微管微絲細胞骨架的能力依賴于Ca2+的濃度。PCaP的N23域調(diào)控的Ca2+/PtdInsP信號通路與CC域調(diào)節(jié)微管微絲裝配存在交互，它們共同參與植物的頂端極性生長。

5.3.1 PCaP2控制根毛頂端生長極性并抑制根毛伸長 根毛的伸長是一個極性的過程，受許多因素的影響。研究表明，PCaP2基因?qū)Ω扉L有負調(diào)控作用，它能抑制根毛增長，其抑制程度與PCaP2的N23域表達水平有關(guān)，PCaP2是通過N23域在細胞膜上結(jié)合PtdIns（4，5）P2來定量抑制根毛頂端生長的。PCaP2的過表達會導(dǎo)致出現(xiàn)分叉根毛和根毛異常，這是因為PCaP2表達水平的變化會影響根毛生長方向，從而導(dǎo)致一根根毛形成多個生長點，出現(xiàn)分叉根毛的現(xiàn)象[35]。

微管骨架在根毛發(fā)育中也起重要作用[36]。PCaP的CC區(qū)PEVK-rich域能與微管相互作用。PCaP2的CC域能通過調(diào)節(jié)微管骨架來控制細胞增長的方向，從而導(dǎo)致根毛頂端極性生長。另外，PCaP2對微管穩(wěn)定性的破壞作用能抑制根毛伸長。因此，異常根毛形態(tài)可能是PCaP2的PEVK-rich域與微管相互作用引起的。

5.3.2 PCaP2控制花粉管極性生長 花粉管通過其末端細胞極性擴增進行生長，肌動蛋白（微絲）細胞骨架在花粉管生長中起重要作用[37-38]。在生長的花粉管中，花粉管柄中的胞質(zhì)Ca2+濃度很低，而在花粉管頂端卻很高。這種Ca2+濃度梯度決定肌動蛋白的組裝方式，從而控制花粉管的極性生長方向[30]。Zhu等的研究揭示了Ca2+濃度梯度影響花粉管極性生長的機制：細胞中，PCaP2破壞微絲的活性取決于Ca2+濃度，當(dāng)Ca2+濃度達到一定高度時，其具有破壞微絲的能力。因此，MAP18可以在頂端區(qū)域破壞肌動蛋白，而不影響花粉管底部的肌動蛋白，從而導(dǎo)致花粉管頂端極性生長[13]。

另一方面，Ca2+濃度的增高會導(dǎo)致Ca2+/CaM競爭性地與PCaP2結(jié)合，從而使PtdIns（4，5）P2從PCaP2上解離下來，激活下游信號，控制植物生長。PtdIns（4，5）P2已被證明能調(diào)控花粉管的極性生長。PCaP2調(diào)控的Ca2+/PtdInsP信號也參與調(diào)節(jié)花粉管極性生長?；ǚ酃艿纳L極性受這2種機制的共同調(diào)節(jié)。

6 結(jié)語

PCaP既屬于Ca2+結(jié)合蛋白又屬于微管結(jié)合蛋白，它的多功能性在植物頂端生長極性中起重要調(diào)控作用。通過近幾年來的不斷研究，人們對PCaP的功能有了一定的認識，但仍有許多未知功能和未知的PCaP等待挖掘。PCaP解聚微管的能力受Ca2+調(diào)節(jié)，但Ca2+調(diào)節(jié)PCaP解聚微管活性的確切機制并不明確。大量研究已證實，PCaP調(diào)節(jié)的Ca2+/PtdInsP信號與其調(diào)節(jié)微管微絲在控制植物頂端生長極性中存在交互，其具體機制需要更多的研究去解析，這為闡釋植物組織頂端極性生長提供了新的思路和方法。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，相信不久的將來對PCaP的研究會有更多、更新的發(fā)現(xiàn)。

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