山东大学董家强教授课题组揭示玉米等C4植物丝氨酸生物合成的机制
2025/08/02
416近日，山东大学生命科学学院董家强课题组在The Plant Cell发表了题为“Phosphoglycerate dehydrogenase is required for kernel development and defines a predominant serine synthesis pathway in maize”的研究论文，揭示玉米等C4植物丝氨酸生物合成，以及丝氨酸代谢调控蛋白质翻译的分子机制，为培育高蛋白玉米奠定理论基础。山东大学生命科学学院2021级博士生张莹、中国科学院上海免疫与感染研究所2021级博士生李若璇和华中农业大学生命科学技术学院2023级硕士生郑道灿为共同第一作者。山东大学生命科学学院董家强教授为论文通讯作者。
在植物生长发育过程中，丝氨酸既可作为蛋白质合成的底物，也可作为信号分子发挥功能。前人基于拟南芥等C3植物的研究表明，丝氨酸的合成主要依赖于光呼吸途径。但玉米作为典型的C4植物，其光呼吸速率显著低于C3植物，暗示玉米的丝氨酸合成机制可能不同于C3植物。目前，关于C?植物（如玉米）中丝氨酸的合成途径，以及丝氨酸代谢调控生长发育的分子机制，尚未完全解析。
该研究克隆了玉米经典突变体基因Dek20，该基因编码磷酸甘油酸脱氢酶1（Phosphoglycerate dehydrogenase1,PGDH1）。该酶为细菌和哺乳动物丝氨酸生物合成的磷酸化途径（Phosphorylated pathway of serine biosynthesis, PPSB）的限速酶，催化该途径的第一步反应。在dek20突变体中，Ser282残基突变为Leu，破坏了Ser282与His284之间的相互作用，释放的His284与辅因子NAD?/NADH相互作用，从而抑制了NAD?/NADH的释放，进而抑制了DEK20蛋白的催化活性，导致丝氨酸合成受到阻碍，最终使得dek20突变体籽粒中丝氨酸含量大幅下降。丝氨酸的缺乏引发了一系列下游反应。代谢组学和转录组学分析显示，dek20籽粒中多种氨基酸及初级代谢物含量发生改变，氨基酸代谢、储藏物质合成及细胞分裂等通路显著富集。此外，dek20突变体中丝氨酸缺乏引发tRNASer-TGA和tRNASer-TCG降解，导致核糖体停滞在丝氨酸密码子处，翻译延伸受阻。核糖体翻译的停滞激活了GCN2激酶，引起eIF2α的磷酸化，抑制翻译起始。丝氨酸缺乏也会抑制TOR激酶的活性，降低S6K1的磷酸化水平，进一步抑制翻译起始。与上述一致，多聚核糖体分析（Polysome Profiling）与核糖体印记测序（Ribosome profiling sequencing）均显示，dek20籽粒中蛋白质翻译效率明显下降，尤其影响了储存物质合成和细胞周期进程相关的蛋白质翻译过程。
该研究系统阐明了DEK20/PGDH1蛋白在玉米丝氨酸合成通路中的关键作用，填补了C?植物丝氨酸生物合成机制研究的空白。区别于经典的空载tRNA激活GCN2激酶，从而磷酸化eIF2α的机制，本研究揭示了丝氨酸缺乏降低了tRNASer稳定性，从而导致翻译延伸过程中核糖体阻滞在丝氨酸密码子处，进而激活GCN2激酶，最终抑制蛋白质翻译起始的机制。此外，PGDH1酶活性的调控是癌症生物学研究的热点，该研究发现DEK20/PGDH1蛋白的Ser282残基对其酶活性至关重要，为抗癌药物的筛选提供了一个有效的靶点。
该研究得到国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目的支持。
鏂囩珷鏉ユ簮山东大学锛屽垎浜彧涓哄鏈氦娴侊紝濡傛秹鍙婁镜鏉冮棶棰樿鑱旂郴鎴戜滑锛屾垜浠皢鍙婃椂淇敼鎴栧垹闄ゃ
-
2026骞寸鍗佸叚灞婄數鍔涗笌鑳芥簮绯荤粺鍥介檯 110
-
2026骞10鏈堜紭璐ㄥ浗闄呭鏈細璁帹鑽 448
-
2026骞存櫤鑳界瀛︿笌淇℃伅鐗╃悊鎶鏈浗闄 157
-
绗簲灞婁紶鎰熴佹祴閲忋侀氫俊涓庣墿鑱旂綉鎶鏈浗 548
-
2026骞寸涓夊眾璁＄畻鏈虹綉缁滀笌浜戣绠楀浗 3097
-
2026璧勬簮銆佸寲瀛﹀寲宸ヤ笌搴旂敤鏉愭枡鍥介檯 4170
-
2026骞村浘鍍忓鐞嗕笌鏁板瓧鍒涙剰璁捐鍥介檯 3855
-
2026骞存満姊板伐绋嬶紝鏂拌兘婧愪笌鐢垫皵鎶鏈 8936
-
2026骞存潗鏂欑瀛︺佷綆纰虫妧鏈笌鍔ㄥ姏宸 4359
-
2026鏅鸿兘椹鹃┒銆佹櫤鑳戒紶鎰熶笌鏃犱汉绯荤粺 09-28
-
2026鐢熷懡鍋ュ悍銆佺簿鍑嗚惀鍏讳笌椋熷搧瀹夊叏 09-28
-
绗簩灞婁俊鎭銆佺敓鐗╁尰瀛︿笌绯荤粺鐢熺墿瀛﹀浗 09-28
-
2026鐜璧勬簮銆佹竻娲佽兘婧愪笌鍙寔缁彂 09-28
-
绗笁灞婄汉缁囩瀛︺佹潗鏂欏伐绋嬩笌鏅鸿兘鍒堕犲浗 09-28
-
绗簩灞婃灄涓氬伐绋嬨佺幆澧冪瀛︿笌鍙寔缁彂灞 09-28
2026骞存暟瀛楀寲鎶鏈笌鏅烘収鍐滅墽涓氬浗闄呭鏈細璁.
2026骞寸浜斿眾绠楁硶銆佹暟鎹寲鎺樺拰淇℃伅鎶鏈浗闄.
绗笁灞婄粡娴庢暟鎹垎鏋愪笌浜哄伐鏅鸿兘鍥介檯瀛︽湳浼氳锛圗.
绗簩灞婃櫤鑳芥櫤閫犱笌鏈虹數涓浣撳寲鍥介檯瀛︽湳浼氳锛圛C.
绗笁灞婁俊鎭厜瀛︿笌鍏夌數鎶鏈浗闄呭鏈細璁紙CIO.
2026骞翠汉宸ユ櫤鑳戒笌鏈哄櫒浜虹郴缁熷浗闄呬細璁(IC.
2026骞寸數鍔涖佺數姘斿拰鑳芥簮绯荤粺宸ョ▼鍥介檯浼氳 .
绗簩灞婁汉宸ユ櫤鑳戒笌鏅鸿兘瑁呭鍥介檯瀛︽湳浼氳锛圓II.
2026骞寸浜屽眾鐢靛姏涓庡彲鎸佺画鑳芥簮鎶鏈浗闄呬細璁.
2026骞寸涓夊眾浜氭床鏅鸿兘鐢电綉锛岀豢鑹茶兘婧愪笌搴旂敤.
2026IEEE绗笁灞婁簹娲插厛杩涚數姘斾笌鐢靛姏宸ョ▼.
绗竷灞婃満鍣ㄥ涔犱笌璁＄畻鏈哄簲鐢ㄥ浗闄呭鏈細璁紙IC.
2026骞寸浜屽眾鏁版嵁绉戝涓庢櫤鑳界郴缁熷浗闄呬細璁 .
绗叓灞婁笅涓浠ｆ暟鎹┍鍔ㄧ綉缁滃浗闄呬細璁(NGDN .
2026骞寸涔濆眾鏁版嵁绉戝鍜屼俊鎭妧鏈浗闄呬細璁(.
2026 骞撮珮绾х畻娉曘佹満鍣ㄥ涔犱笌鏁版嵁绉戝鍥介檯.
-
2026 JCR褰卞搷鍥犲瓙姝ｅ紡鍙戝竷2049
-
涓浗绉戝崗鍙戝竷2025骞淬婇噸瑕佸鏈2146
-
2026骞存柊閿愬垎鍖猴紙鍘熶腑绉戦櫌鏈熷垔10945
-
2025骞翠袱闄㈤櫌澹閫夋湁鏁堝欓変汉6679
-
濂藉鏈:绉戠爺缃戝潃瀵艰埅|瀛︽湳澶存潯鍒9207
-
2025骞村浗闄呮湡鍒婇璀﹀悕鍗曞彂甯!9157
-
2025骞翠腑绉戦櫌鏈熷垔鍒嗗尯琛ㄩ噸纾呭彂30335
-
鍚夋灄澶у鏍￠暱寮犲笇锛氬鏈細璁腑鐨勬彁10134
-
娓呭崕澶у2026骞碈CF璁＄畻缁忔祹09-28
-
鍖椾含娓呭崕闀垮簹鍖婚櫌榛勫ぉ鑽洟闃熷悎浣滄瀯09-28
-
涓浗鍐滀笟澶у璧勭幆瀛﹂櫌鍒樺鍐涙暀鎺堝洟09-28
-
涓浗绉戝ぇ瀹炵幇娑叉櫠鍚戝垪姣旂壒鐨勫彲閲嶆瀯09-28
-
鐮旂┒鎻愬嚭涓芥睙浜戞潐澶嶅悎浣撳垎绫荤晫瀹氭柊09-28
-
鏂板瀷澶氬瓟鍘嬬數闄剁摲鐮斿埗鍙栧緱杩涘睍09-28
-
鐮旂┒鎻ず浜屽嶅崐钀滆鐢熺墿娌荤枟婧冪枴鎬09-28
-
六合经纬会议公司 18629
-
云南省昆明中国国际旅行社 18858
-
应用力学，机电一体化及智能化系统 21703
-
上海第二工业大学 2626
-
中科博爱（北京）咨询有限公司 23702
-
上海宝瀚会展服务有限公司 18713
-
广东省广州市先烈中路 21773
-
太原理工大学 3242
-
天津市仪器仪表学会 21609
-
上海艾瑞咨询集团 21854
-
华源科创(北京)信息咨询有限公司 8882
-
中汇（广州）国际会展有限公司 10099
-
西安尚品庆典礼仪策划有限公司 23698
-
中国重庆大学 21998
-
上海秋硕展览有限公司 8889
-
中国林业科学研究院热带林业研究所 23720
-
西藏昌都国际旅行社 拉萨旭 21582
-
郑州策典企业营销咨询有限公司 18613
-
WILL 24703
-
广东营养学会 24743
