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반응성 질소 및 산소 종 신호 전달은 금속 스트레스 식물에서 어떻게 상호 작용합니까?

분자 산화 질소 (NO; 대체로 질소 산화 질소 또는 질소 일산화 질소)는 질소 사이클의 일부가되기 위해 오랫동안 잘 알려져 있습니다. 1998 년 노벨 생리학 또는 의학상은 1992 년 과학 저널에 의해 올해의 분자를 선포 한 이래로 심혈관 신호 분자로서의 역할을 발견 한 것으로 수여되었습니다.

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지난 30 년 동안,이 분자는 동물과 식물 모두에서 많은 생리 학적 및 병리학 적 과정을 조사하는 중심지가되었습니다. 주된 이유는 정상적인 생리적 또는 불리한 환경 조건 하에서 세포, 조직 및 기관과 같은 다른 수준에서 다형성 기능이 없기 때문일 수 있습니다. 수년에 걸쳐 NO에 대한 관심은 대기 오염에 대한 기여에만 초점을 두었습니다. 이산화 질소와 함께 대기 질과 식물의 성장에 영향을 미치는 질소 산화물 그룹을 구성하기 때문입니다.

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그러나 1987 년에, 두 개의 독립 그룹은 내피 유래 이완 인자로 지정된 NO가 혈관 혈관 확장에 관여했음을 확인했다. Fewson과 Nicholas는 1960 년에 미생물과 높은 식물이 질소 대사의 중간체로 사용할 수 없다는 것을 보여주는 첫 번째 보고서를 발표했다고 언급 할 가치가 있습니다 (Meedson and Nicholas, 1960). 1990 년대까지, 유익한 미생물과의 상호 작용 메커니즘, 병원체에 대한 방어 및 부작용 환경 스트레스에 관여하는 세포에 대한 기능에 관한 연구가 개발되었습니다.

반면, 빠른 도시화와 산업화로 전 세계의 중금속 오염은 예기치 않게 증가했으며 인간 건강에 잠재적 인 위험을 악화시켜 특히 신장 및 면역 기능을 방해하고 암을 유발했습니다. 최신 조사에 따르면 Cadmium (CD)으로 오염 된 토양은 중국의 국가 토양 환경 품질 표준 (NSEQSC GB 15618-1995)에 따라 토지의 7% 이상을 차지하여 중국에서 가장 심각한 문제 중 하나가되었습니다. 식물 성장에 대한 비 필수 요소로서, 카드뮴은 세포 산화 환원 동종성을 방해하여 반응성 산소 종 (예를 들어, 과산화물 라디칼, 과산화수소, 단일 산소 등)을 파열시켜 '펜턴-하버-와이즈'반응을 통해 산화 스트레스를 생성하여 산화 스트레스를 생성합니다. 현재까지, S-Nitrosoglutathione, S-Nitrosoglutathione 환원 효소 및 단백질 티로신 질화 퍼 옥시 니트 라이트 (반응성 질소 종 또는 RN으로 설계) 및 ROS와 같은 NO 및 NO 유래 분자 사이의 관계에 대해서는 부족한 정보가 기록되어있다.

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이러한 과제를 고려할 때, 본 연구의 주요 목표는 White Clover를 연구 된 식물로 사용하여 CD 스트레스 하에서 RN 및 ROS의 대사 메커니즘에 대한 첫 번째 조사를 수행하고 잠재적 인 상호 관계에 대한 이해를 향상시키는 것이 었습니다. 따라서, 우리의 연구에서, 세 가지 가설은 다음과 같이 조사되었다. (ii) 비 매개 번역 후 변형은 CD가 산화 스트레스를 유발할 때 아스 코르 베이트-글루타이티온주기 (또는 Foyer-halliwell-asada 경로로 명명 된 Free Amino Acid)의 기능을 손상시킬 것이다. (iii) ROS와 RNS 패밀리는 CD- 유도 식물에서 질산화 스트레스 반응을 조절할 엄격한 대사 상호 작용을 특징으로한다.

우리의 연구에 따르면, 우리는 RN과 ROS 신호 전달 경로 사이의 상호 상호 작용이 CD 스트레스 식물에 존재한다는 것을 발견했다. 한편으로, Cd는 지질 과산화 및 ROS 축적을 유발하여 산화 스트레스를 유발한다. 일반적으로, Cd는 3 가지 가능한 경로를 통해 ROS 파열을 일으킨다 :(1) Cd- 반응성 마이크로 RNA 발현을 유도 한 다음 구리 및 아연-수 옥시 다제 디스 뮤 타제의 기능을 억제하고; (2) 칼슘 이온의 조절 역할을 차단한다. 또는 (3) 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 포스페이트 (NADPH) 옥시 다제를 향상시킨다. ROS의 과잉 생산에 반응하기 위해, 항산화 시스템은 산화 효소, NADPH 생성 탈수소 효소 및 유리 아미노산과 같은 ROS- 조절에 작용한다.

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한편, 퍼 옥시 니트 라이트는 반응으로부터 NO 및 과산화물 라디칼로서 생성되며, 이는 단백질 티로신 질화를 매개하는 것으로 확인된다. 이 RN은 이산화탄소와 반응하여 생리 학적 조건 하에서 탄산염 및 이산화 질소로 더 분해되는 효과적인 산화제로 간주됩니다. 이와 관련하여, RN은 s 로 번역 후 변형을 통해 표적 단백질을 변화시킬 수있다. -니트로 실화 및 티로신 질화. 동시에, NO는 감소 된 글루타티온과 반응하여 S- 니트로로 글루타티온을 생성 할 수 없으며, 트랜스-니트로 실화 과정을 통해 다른 퍼 옥시 솜 효소에 영향을 미친다. 결과는 CD 스트레스 식물에서 ROS와 RN 사이의 관계를 명확하게 확인하고, 산화 적 스트레스에 대한 반응으로 규제 역할을 지원하고 금속 스트레스를받는 두 가족 사이의 상호 작용에 대한 심층적 인 이해를 제공하는 포괄적 인 대사 산물 증거를 제공했다.

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이러한 결과는 산화 질소와 활성 산소 사이의 신호 교차-토크라는 제목의 기사에 설명되어있다. L. Cadmium Stress에 대한 식물 반응, 최근 Journal 환경 오염 에 발표되었습니다. . 이 작품은 Shiliang Liu, Rongjie Yang, Xi Li, Mingyan Jiang, Bingyang LV, Mingdong MA, Sichuan 농업 대학의 Qibing Chen과 Motilal Nehru National Institute Allahabad의 Durgesh Kumar Tripathi가 수행했습니다.

커버 사진 :RN과 ROS의 상호 작용을 보여주는 중국 전통 음과 양 다이어그램. 중국 철학에서 음과 양은 자연 세계에서 실제로 보완적이고 상호 연결되고 상호 의존적 인 겉보기에 반대되는 반대의 힘과 서로 상호 관계를 맺을 수있는 방법을 설명합니다. .


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