解析在应对环境胁迫时叶绿体作为感应器和触发器的新兴角色

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

项目摘要

Current researches on plant stress biology suggest that chloroplasts may act as a sensor that is able to distinct various stresses and translate the perceived information, and thereby releasing signal to nucleus. Over the past decades, genetic and molecular and biochemical approaches have considerably unveiled the hidden complexities of plant responses to abiotic stress, which have mainly been focused on studying various signaling cascades. However, the fundamental basis of stress perception mechanisms of plants have not been understood comprehensibly. Unlike biotic stress in which many of receptor proteins recognizing bacterial “non-self” molecules are extensively unveiled, the initial events related with stress perception of plants exposed to abiotic stresses are largely unknown. Recent research suggests that chloroplast might play important role for the stress perception as the immediate chloroplast perturbation induces coordinated gene expressions between chloroplast and nucleus to mitigate photosynthesis and to stimulate defense response. The constraint of photosynthesis has been thought as a major cause of stress perception and the stressed chloroplasts indeed activate cellular defense responses via the process known as “chloroplast-to-nucleus retrograde signaling”. .One of the earliest responses of chloroplasts to stress is the accumulation of chemically distinct reactive oxygen species (ROS) mainly generated by photosystem II (PSII) and I (PSI). Although the impact of ROS has been a subject of intense research in stress biology, relatively little is known their precise targets and any molecular components associated with specific ROS. The difficulties were reasoned as they increase almost simultaneously under stress, thus it is difficult to define the biological activity of one particular ROS and to link it to a certain cellular response. However, by using Arabidopsis flu mutant that accumulates singlet oxygen (1O2), one of ROS, within chloroplasts in non-invasive and controlled manner, we could get rid off the problem, at least in part. Because of short lifespan, a limited diffusion distance and an imminent reactivity with other macromolecules, it seems1O2 produced by PSII are not able to diffuse across chloroplast envelope, yet the nuclear gene expression changes are obvious in flu mutant. Moreover the fact that the flu phenotype is conditioned by the presence of nuclear-encoded and plastid-targeted EXECUTER1 (EX1) and EXECUTER2 (EX2) proteins guide this project towards next step in revealing the mechanism how EX1 and EX2 are able to sense 1O2 and react to activate chloroplast-to-nucleus retrograde signaling. Based on our recent data, we believe our proposed research objectives at PSC are fully feasible to open new research era of chloroplast biology in conjunction with environmental stresses. Our long-term research aims to reengineer the sensing machinery of chloroplast, which may allows us to reinforce stress tolerance of plants.
植物因其固着性而进化出复杂精细的机制以应对多变的环境。以往研究揭示了植物对非生物胁迫应答的复杂性,但植物究竟如何响应胁迫还知之甚少。近来研究表明,叶绿体能利用多种质体因子来传递感知到的胁迫信息。受胁迫的叶绿体通过“叶绿体到细胞核逆行信号”传导过程来激发细胞水平的防御反应。叶绿体对胁迫的最早期反应是光系统II和光系统I产生的ROS水平的升高。我们选择在非胁迫和受控条件下能专门产生1O2的拟南芥flu 突变体作为实验对象,利用遗传、分子和生化方法来:1)破译与光合体系II相关的1O2的感知机制;研究由1O2引起的、EXECUTER蛋白依赖的信号传导过程的分子机制2)找到激活细胞间和细胞内交流的信号传导分子;3)解析1O2触发的“叶绿体到细胞核逆行信号”传导过程,找到关键传递因子。通过该研究希望能洞察逆境胁迫中叶绿体的新角色,构建叶绿体的感应机制,为增强植物的抗胁迫能力研究奠定理论基础。

结项摘要

叶绿体充当环境传感器,将感知到的环境波动/压力因子转换为逆行信号的形式已成为共识。在这些确定的分子中,核编码的叶绿体蛋白EXECUTER1(EX1)被认为是单线态氧(1O2)传感器,可在感知到1O2时介导逆行信号。尽管EX1介导了明显的表型,其作用方式仍有待说明。还已知1O2会迅速改变核转录组。在对1O2介导的核基因中,一个转录共调节子,即SIGMA FACTOR-BINDING PROTEIN1(SIB1),先前被发现在核和叶绿体中都双重定位。然而,像EX1一样,SIB1的确切功能仍有待探索。..在过去的四年中,我们推出了两个关键的单线态氧(1O2)信号组件:FtsH金属蛋白酶和SIB1。对于前一种,结果显示FtsH蛋白酶介导的的EX1蛋白水解是信号启动的组成部分。该结果表明核编码的叶绿体FtsH蛋白酶通过在释放1O2时促进其蛋白水解来协调EX1介导的1O2信号传导。对于后一种情况,我们发现SIB1除1O2外还对SA敏感,并且以非偶联方式调节与光合作用相关的核和叶绿体基因,最终导致植物特异性细胞死亡程序。这些发现发表在非常著名的国际期刊上,包括PNAS和Plant Cell。此外,这些结论为研究提供了新的思路:(i)EX1的1O2依赖型修饰,将通过FtsH刺激其降解; (ii)SIB1在不同亚细胞区室中的作用方式。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Current understanding of GUN1: a key mediator involved in biogenic retrograde signaling
目前对 GUN1 的理解:参与生物逆行信号传导的关键介质
  • DOI:
    10.1007/s00299-019-02383-4
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    PLANT CELL REPORTS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Pesaresi, Paolo;Kim, Chanhong
  • 通讯作者:
    Kim, Chanhong
FtsH2-Dependent Proteolysis of EXECUTER1 Is Essential in Mediating Singlet Oxygen-Triggered Retrograde Signaling in Arabidopsis thaliana.
EXECUTER1 的 FtsH2 依赖性蛋白水解对于介导拟南芥中单线态氧触发的逆行信号传导至关重要
  • DOI:
    10.3389/fpls.2017.01145
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Dogra V;Duan J;Lee KP;Lv S;Liu R;Kim C
  • 通讯作者:
    Kim C
Uncoupled Expression of Nuclear and Plastid Photosynthesis-Associated Genes Contributes to Cell Death in a Lesion Mimic Mutant
核和质体光合作用相关基因的解偶联表达导致损伤模拟突变体的细胞死亡
  • DOI:
    10.1105/tpc.18.00813
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    PLANT CELL
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Lv, Ruiqing;Li, Zihao;Kim, Chanhong
  • 通讯作者:
    Kim, Chanhong
Singlet oxygen-triggered chloroplast-to-nucleus retrograde signalling pathways: An emerging perspective
单线态氧触发叶绿体到细胞核的逆行信号通路:一个新兴的观点。
  • DOI:
    10.1111/pce.13332
  • 发表时间:
    2018-08-01
  • 期刊:
    PLANT CELL AND ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Dogra, Vivek;Rochaix, Jean-David;Kim, Chanhong
  • 通讯作者:
    Kim, Chanhong
Impaired PSII proteostasis triggers a UPR-like response in the var2 mutant of Arabidopsis
PSII 蛋白质稳态受损会在拟南芥 var2 突变体中引发类似 UPR 的反应
  • DOI:
    10.1093/jxb/erz151
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Dogra, Vivek;Duan, Jianli;Kim, Chanhong
  • 通讯作者:
    Kim, Chanhong

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

Antagonistic modules regulate photosynthesis-associated nuclear genes via GOLDEN2-LIKE transcription factors
拮抗模块通过 GOLDEN2-LIKE 转录因子调节光合作用相关核基因
  • DOI:
    10.1093/plphys/kiab600
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Plant Physiology
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Mengping Li;Keun Pyo Lee;Tong Liu;Vivek Dogra;Jianli Duan;Mengshuang Li;Weiman Xing;Chanhong Kim
  • 通讯作者:
    Chanhong Kim
A Further PAPR Reduction for $\pi/2$-BPSK in 5G New Radio
5G 新无线电中 $pi/2$-BPSK 进一步降低 PAPR
  • DOI:
    10.1109/vtcfall.2018.8690859
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    2018 IEEE 88th Vehicular Technology Conference (VTC-Fall)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jubum Kim;Y. Yun;Chanhong Kim;Joon Ho Cho
  • 通讯作者:
    Joon Ho Cho
PLANT NATRIURETIC PEPTIDE A antagonizes salicylic acid-primed cell death
植物钠尿肽 A 拮抗水杨酸引发的细胞死亡
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    bioRxiv
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    K. Lee;Kaiwei Liu;E. Kim;L. Medina;Jianli Duan;Yingrui Li;Hai;Ruiqing Lv;Zihao Li;Rosa Lozano;Chanhong Kim
  • 通讯作者:
    Chanhong Kim

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

Chanhong Kim的其他基金

水杨酸诱导的甲基腺苷(m6A)表观修饰转录组学研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
解析植物叶绿体活性氧感受器的作用方式和植物光损伤调控的基本机制
  • 批准号:
    31871397
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码