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標題: 植物也有「生死簿」？兩個蛋白質聯合辦案 [打印本頁]

作者: super3g 時間: 2025-1-14 11:04 AM 標題: 植物也有「生死簿」？兩個蛋白質聯合辦案

植物也有「生死簿」？兩個蛋白質聯合辦案活還是不活，是一個大問題，長期研究阿拉伯芥（Arabidopsis）的科學家發現兩種互相協作的蛋白質，在植物的生存環境受到壓迫時，共同決定植物的生死存亡。

阿拉伯芥｜影像來源：© Stela Beatričė／ iNaturalist
保持平衡是長壽的秘訣

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]真核細胞內有一個稱為內質網（Endoplasmic reticulum, ER）的重要胞器，它能製造蛋白質並將其摺疊成細胞可用的形狀。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]然而，蛋白質的製造與摺疊必須保持平衡，當ER無法正常工作或平衡被打破時，就會進入一種稱為內質網壓力的狀態。這就好比一間訂單不穩定的工廠，產線的效能總是會因為供需失衡而受到影響。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]在內質網壓力下，細胞會啟動一種稱為未摺疊蛋白質反應（unfolded protein response, UPR）的機制，嘗試挽救失控的蛋白質產線，如果狀況無法解決，就會「放棄治療」，啟動計畫性細胞自殺（programmed cell death，PCD）程序，開始消除受損、衰老或不必要的細胞，來控制細胞總數，維持細胞環境

IRE1：保護植物的和事佬

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]ER是細胞內製造和摺疊蛋白質的工廠，當蛋白質過度積聚而無法正常摺疊時，就會對ER工廠的產線產生壓力。而IRE1這種蛋白質是植物中古老且保守的ER壓力感測器，負責啟動UPR來恢復ER的穩定性。在這一過程中，IRE1通過調節與剪接，促進保護性蛋白質的產生，幫助細胞應對壓力。

BAP2：調節壓力的仲裁者

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]當ER壓力持續且無法有效解決時，另一個蛋白質BAP2就會介入。BAP2會監控IRE1的功能，一旦發現細胞無法承受壓力，BAP2會啟動PCD，以防止壓力對細胞造成更大的損害。這種機制在保護植物整體健康上扮演了至關重要的角色。

IRE1 + BAP2 = 生死判官

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]布蘭迪齊實驗室潛心多年的課題是：控制細胞PCD的主要因子到底是什麼？

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]博士後研究員帕斯托－坎蒂扎諾說：「我們發現BAP2會對內質網壓力做出反應。有趣的是，它能夠控制和調節IRE1的活性，反之亦然。」

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]總而言之，IRE1主宰拯救或殺死細胞的機制，BAP2則是負責監督IRE1的機制。整個過程中，BAP2和IRE1會互相傳遞最佳行動方針的即時訊息，IRE1在壓力初期啟動保護機制，BAP2的「意見」會被IRE1抑制，但隨著壓力加劇，當UPR無法再維持細胞穩定時，BAP2會反過來推動細胞進入PCD。

七年磨一劍

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]這種協同作用保證了植物在面對壓力時，做出最佳選擇。事實上，缺少其中之一也會使ER失衡，最終導致植物死亡。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]布蘭迪齊回憶道：「我相信人類的多樣性與植物的多樣性有雷同之處，所以當我讀到人類腸躁症與IRE1控制的一個基因突變有關的文獻時，我就想以植物的多樣性作為尋找UPR新發現的突破口。」

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]這項研究不僅解答了植物在內質網壓力下的反應機制，還為農業科技帶來了希望，例如培育出更能抵禦乾旱或高溫的作物，它們在氣候變遷下就更有機會繁衍和生存。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]整個研究耗時七年，帕斯托－坎蒂扎諾笑說：「這是一條充滿障礙的漫漫長路。這個項目剛開始時，我無法想像它會如何結束。但現在我認為這些投入非常值得。」研究結果最終發表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]資料來源：

Pastor-Cantizano, Noelia, et al. "Programmed cell death regulator BAP2 is required for IRE1-mediated unfolded protein response in Arabidopsis." Nature Communications 15.1 (2024): 5804.
Study reveals how plants decide between life and death

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