Rac1 is a small GTPase involved in actin cytoskeleton organization and polarized cell growth in many organisms..docx
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1、Rac1.isasma1.1.GTPaseinvo1.vedinactincytoske1.etonorganizationandpo1.arizedce1.1.growthinmanyorganisms.RaC1.是存在于肌动蛋白细胞骨架组纲内的小GTPB1.(属于鸟昔三瞬酸(GTP)的超家族的一类单分子蛋白质,通过处于活性(结合GTP)和非活住(结合GDP)状态控制细胞内的信号转辱通路的开关.)在许多生物体内使细胞生长分化。(三磷酸鸟昔(guanosinetriphosphate,GTP)结合蛋白,具有GTPBI活性,因此,习惯被称为RhoGTP薛,RhoGTP醉在细胞骨架重组调控方面起重
2、要作用.包括:(I)RhO亚家族,包括RhOA、RhOB和RhOG(三)Rac亚家族1包括Rac1.RaC2、Rac3和RhoG,(3)Cdc42亚家族,包括Cdc42TC1.0、TC1.、WrChI和chpWrch2(4)Rnd亚家族:包括Rnd1、Rnd3/RhoE和Rnd2,;(5)RhoBTB亚家族.Inthisstudy,weinvestigatethebio1.ogica1.functionofMgRac1.,aRac1.homo1.oginMagnaporthegrisca.研究Iiigrac1.的生物学功能,mgrac1.是rac1.在稻瘟病菌中的同源物。TheMgrac1.d
3、e1.etionmutantsarcdefectiveinconidia1.production.删除mg后得到的突变体在抱子产生中有缺陷。Amongthefewconidiagenerated,theyarcma1.formedanddefectiveinapprcssoria1.formationandconsequent1.y1.osepathogenicity.这些为数不多的儿子是畸形的而且由于附着胞的缺陷使其丧失致病性.Geneticcomp1.ementationwithnativeMgRac1.fu1.1.yrecoversa1.1.thesedefectivephenotype
4、s.把这些突变体与原有的mg进行基因互补后其特性恢复Consistent1.y,expressionofadominantnegativea1.1.e1.eofMgRac1.exhibitsthesamedefectasthede1.etionmutants,whi1.eexpressionofaconstitutive1.yactivea1.1.e1.eofMgRac1.caninduceabnorma1.1.y1.argeconidiawithdefectsininfection-re1.atedgrowth.MS显性负等位基因表达后和其突变体表现出相同的缺陷,一些本构活跃基因表达会使分生
5、胞子的感染力增长。凡一对等位基因中因其中一个突变或丢失所致的另一个正常等位基因的功能活性丧失,都称为显性负突变,显性失活。显性负性作用(doninantneativeeffect):又称显性负效应,某些信号转导蛋白突变后不仅自身无功能,还能抑制或阻断同一细胞内的野生型信号转导蛋白的作用。这种作用被称为显性负性作用.具有显性负性作用的突变体被称为显性负性突变体(dominantnegativemutant)*机理是突变型蛋白和相关蛋白形成无功能的二聚体(或四聚体,如乳糖操纵子),野生型蛋白功能被抑制.Furthermore,weshowtheinteractionsbetweenMgRac1.a
6、nditseffectors,inc1.udingthePAKkinaseChni1.andNADPHoxidases(Nox1.andNox2),bytheyeasttwo-hybridassay.此外,通过双杂交分析,发现mg与其效应子之间的相互作用,主要是PAK激降ChnII、和NADPH氧化摩。Whi1.etheNoxproteinsareimportantforpathogenicityftheMgRac1.-Chm1.interactionisresponsib1.eforConidiogenesis.发现氢辄化物蛋白质是致病的重要物质,而且mg和Chm1.的相互作用主要为产抱过程
7、.Aconstitutive1.yactivechni1.mutant,inwhichtheRae1.-bindingPBDdomainisremoved,fu1.1.yrestoresConidiationoftheMgrac1.de1.etionmutants,buttheseconidiadonotdeve1.opapprcssorianorma1.1.yandarcnotpathogenictoricep1.ants.由于Rac1.-PBD域的删除而得到有chin!显性激活的突变体,这些突变体可恢复m突变体分生抱子的产生,但不能产生附着兔而不能使水稻致病.Ourdatasuggestt
8、hattheMgRac1.-Chm1.pathwayisresponsib1.eforConidiogenesis,butadditiona1.pathways,inc1.udingtheNoxpathway,arcnecessaryforapprcssoria1.formationandpathogenicity.我们的数据显示mg-chm1.途径是可靠的产抱途径,但是包括氢氧化物在内的其他途径都对附着胞的形成和致病性至关重要。IntroductionMagnaporthegrisea(M.grisea)isagoodmode1.organismtostudyp1.antpathogenic
9、fi1.amentousfungi1,2.Inaddition,itisc1.ose1.yre1.atedtootherprominentnon-pat1.ogenicmode1.fungi,suchasNeurosporaCraSSaandASPergiHUSnidu1.ans3.稻瘟病菌是研究植物病原丝状真菌最好的生物模型,此外它与著名的非致病性真菌例如NeUroSPOra脉胞菌crassaadAspergi1.1.us曲毒菌nidu1.ans),有密切联系。Thefungusinfectsmanycerea1.cropssuchasrice,bar1.ey,andwheat,andcau
10、sesriceb1.ast,whichisoneofthemostseverericefunga1.diseasesthroughoutthewor1.d4,5.真菌会感染各类谷类作物例如水稻、大麦、小麦,而稻瘟病则是世界各地最严重的大米真菌疾病之一.Underfie1.dcondition,theinfectionstartswithconidia1.andingonandattachingtoasuitab1.esurfaceofp1.anttissueswiththehe1.pofthemuci1.ageinsporetips6.Subsequent1.y,(heconidiagermi
11、nate,formappressoriaandinvadethep1.anttissues.Thisisfo1.1.owedbyinvasivegrowthofthefungus7,8.在田间条件下,感染以分生抱子的着生开始,在抱子顶部粘液的帮助下附着在合适的植物组织表面,随后抱子萌发,形成附着胞侵入植物组织,其后便是侵入性真菌的生长.Aftersuccessfu1.co1.onization,manyconidiaarcproducedontheb1.ast1.esionsanddisseminatedtonewp1.anttissuesandinitiateanewinfectioncyc
12、1.ewithin5-7d.Theseverityofthericeb1.astdiseaseepidemicsisproportiona1.tothequantityofsporesproducedinthe1.esion9.成功定植后,从病处产生大量胞子,传播到新的植物组织上开始新的5-7天的感染周期。Therefore,manydiseasecontro1.strategicstrytotargetconidiation,especia1.1.yforthechemica1.contro1.ofthefungus10.However,thegeneticbasisandmo1.ecu1.
13、armechanismsofconidiationarcnotwe1.1.understood.因此,许多疾病的控制都是以控制拖子产生作为目标,然而遗传基础以及分生抱子的产生机制并不明确.Previousstudieshaveidentifiedsevera1.kcicontro1.1.ingconidiation11.以往的研究已经发现几个位点控制分生胞子的产生.Disruptionofcon5andCen6abo1.ishescnipmen(ofconidiaandsporu1.ation.However,otherthanCon7pbeingshownasatranscriptiona1
14、.factorrequiredforthetranscriptionofsevera1.genesimportantforinfection-re1.atedmorphogenesisofthefungus112,theother1.ocihaveyettobecharacterizedatthemo1.ecu1.ar1.eve1.破坏con5和con6可以消除抱子产生过程,一系列其他的位点(COn1.COn2con4con7)他们于COn5和con6下游影响拖子形成,除了con7是对微生物感染的几个基因转录中真菌形态发生的一个转录因子,其他的位点尚未在分子水平上有特征。Mgb1.,aGpio
15、tcinb-Subunitisinvo1.vedincAMPsigna1.ingthatregu1.atesConidiation,surfacerecognition,andappressoria1.ormation.ngb1.nu1.1.mutationreducesCOnidiation,butdoesnotabo1.ishit13.Mgb1.是G蛋白B亚基,是CamP中调控分生密子形成,表面识别以及附着胞形成,其空白突变会降低分生胞子的产生,但不会使其消失。G蛋白是指能与鸟喋吟核昔酸结合,具有GTP水解障活性的一类信号转导蛋白。G蛋白参与的信号转导途径在动植物体中是一种非常保守的呼膜信
16、号转导机制。当细胞转导胞外信号时,苜先由不同类型的G蛋白偶联受体(GPCRS)接受细胞外各种配基(胞外第一信使).然后受体被活化,进一步激活质膜内侧的异三聚体G蛋白,后者再去激活其下游的各种效应器,产生细胞内的第二信使。从而将信号逐级传递下去,调节生物体的生长发育过程。Inthisregard,severa1.othergenes,e.g.,chn1.,showsimi1.arfunctiona1.phenotypetomgb1.14.Therefore,themechanismgoverningConidiationneedsfurthercharacterization.在这方面,一些其他
17、的基因例如ChmI(PAK激薛的基因),表现出与mgb1.相似的功能,因此分生福子的生产管理机制需要进一步鉴定。Rae1.,amemberoftheRho-fami1.yGTPases,existsinmanyeukaryotes15,regu1.atesactincytoske1.etonorganizationandce1.1.u1.armorphogenesisinhighereukaryotes16.RaC1.是存在于多数真核生物中rho家族GTP酶之一,在高等真核生物中调节肌动蛋白细胞骨架以及细胞的形态发生Inmamma1.iance1.1.s,theformationofactin
18、-richce1.1.extensionstermedIame1.1.ipodiaisregu1.atedbyRac17J.Inp1.antssuchasArabidopsis,RAC/ROPGTPascsregu1.atediverseprocessesrangingfromCytoske1.eta1.organizationtohormoneandstressresponses18.在晡乳动物细胞中,rac使actin-rich细胞形成板状伪足,在植物拟南芥中RAC/ROP薛调节细胞骨架内的不同激索以及应激反应,Moreover,riceRachomo1.og,OsRac1.,p1.ays
19、aro1.eindiseaseresistancebyactivatingreactiveoxygenintermediate(ROI)productionandce1.1.death19.此外,rac在大米中的同族体OSraC1.在抗病性中激活活性氧中间产物ROI形成以及细胞死亡.Un1.iketheotherRhoGTPases(CI)C42,Kho),Racortho1.ogsarenotfoundinyeastsuchasSaccharoniycescerevisiaeandSchizosiiccharoniycespombe.itisofgreatinteresttostudythe
20、functionofKachomo1.ogsinthedeve1.opmentoffi1.amentousfungi.不同于其他rhogtp酶(cdc42rho),在啤酒酵母和裂殖酵母中并没有发现rac的同系物.在丝状真菌rac的同系物作用研究中有极大的重视.InPenici1.1.iuinIiiarneffei马尔尼;i,Cf1.B,aRac1.homo1.og,isinvo1.vedince1.1.u1.arpo1.arizationduringitsasexua1.deve1.opmentandhypha1.growthbutnotinvo1.vedinitsyeastgrowthsta
21、teat37C20.马尔尼菲青霉菌Cf1.b,是RAC1.的同源物,在无性繁殖过程中参与细胞极化以及菌丝的生长,但没有参与37摄氏度的发酵生长。Thecf1.Bde1.etionmutantsshowce1.1.division(scptation)andgrowthdefectsinbothvegetativehypha!andconidiophorece1.1.types.Ct1.b缺失的突变体变现为细胞分裂(分隔作用),菌丝的营养生长以及分生抱子类型的缺陷。InthehumanpathogenCandidaa1.bicans,Rac1.isnotnecessaryforviabi1.it
22、yorserum-inducedhypIia1.growth,butitisessentia1.orfi1.amentousgrowthwhence1.1.sarcembeddedinamatrix21.在人类病原体白色念珠藻中,rac1.并不是其生存和血清诱导菌丝生长的必要,而是细胞嵌入基质时丝状真菌生长的必需品。InCryptococcusneoformans,however,aRachomo1.ogcontro1.shap1.oid111.amcntationandhigh-temperaturegrowthdownstreamofRns1.22.在隐球菌属新型细球菌,rac的同源物ra
23、s1.在rac的下游控制单倍体丝状形成以及高温增长。Inthepathogenicfungiofp1.antssuchasCo1.1.ctotrichunitrifo1.ii,Rac1.functionsdownstreamofKasandcanrestorethehypha1.morpho1.ogyofdominantRasmutantsbyregu1.atingMAPKactivationandintrace1.1.u1.arreactiveoxygenspecies(ROS)generation23.在植物致病真菌剌盘胞菌中,rac的功能是通过调节激活MAPK和细胞内活性氧ROS)的生成
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