Involvement of nitric oxide signaling in mammalian Bax-induced terpenoid indole alkaloid production of Catharanthus roseus cells
- 作者
- XU MaoJun, DONG JuFang
- 单位
- Department of Biotechnology, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310035, China
- 杂志
- Science China Life Sciences（2007）
- DOI
- 10.1007/11427-007-0096
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
探究哺乳动物促凋亡蛋白Bax诱导长春花细胞萜类吲哚生物碱（TIA）积累的分子机制，尤其是NO信号通路是否参与调控。
研究策略
利用β-雌二醇诱导系统在长春花细胞中过表达小鼠Bax，检测NO生成和NOS活性变化；使用NO特异性清除剂cPITO和NOS抑制剂PBITU处理，观察对Bax诱导的NO生成和TIA产生的影响。
核心内容
该研究通过β-雌二醇诱导系统在长春花细胞中过表达小鼠促凋亡蛋白Bax，系统考察了一氧化氮（NO）信号通路在萜类吲哚生物碱（TIA）积累中的作用。结果显示，Bax表达可触发细胞内NO爆发并显著提高NOS活性；在诱导后第20天添加雌二醇，长春花碱和总TIA产量分别达到对照的3.5倍和4.2倍。使用NO特异性清除剂cPITO可完全抑制Bax诱导的NO产生及TIA合成，而NOS抑制剂PBITU仅能部分阻断NO生成和生物碱积累，提示Bax诱导的NO信号除NOS依赖途径外还存在其他产生系统。研究表明NO是Bax诱导长春花细胞次生代谢合成的必需信号分子，这一发现首次将哺乳动物凋亡调控蛋白与植物NO信号转导及次生代谢调控联系起来，为通过异源信号蛋白激活植物特定代谢途径提供了新的思路。
创新点
首次揭示哺乳动物Bax通过NO依赖的信号途径诱导植物次生代谢产物合成；发现Bax可激活NOS并刺激NO产生，但Bax诱导的NO产生和TIA合成并非完全依赖NOS。
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Catharanthus roseus cells | terpenoid indole alkaloid (TIA) biosynthetic pathway | mouse Bax gene | mouse Bax protein | 调控 | 哺乳动物促凋亡蛋白，诱导NO信号和TIA生物合成 |
| Catharanthus roseus cells | nitric oxide signaling pathway | — | nitric oxide synthase (NOS) | 催化 | 催化L-精氨酸生成NO，Bax诱导其活性增强 |
关键发现
- 过表达小鼠Bax触发长春花细胞NO爆发
- EST诱导Bax表达后，第20天添加EST获得最高catharanthine和总TIA产量，分别为对照的3.5倍和4.2倍
- Bax诱导NOS活性显著升高
- PBITU和cPITO可抑制Bax诱导的NO产生和TIA产生，但PBITU仅部分抑制NO及TIA产生，说明存在NOS非依赖途径。
研究结论
小鼠Bax通过激活NO信号通路诱导长春花细胞TIA产生，NO是必需信号分子；但Bax诱导的NO生成并非完全依赖于NOS或NOS类似酶，可能涉及其他NO产生系统。