Progress in Lipid Research:磷脂酶及其水解产物的功能研究中取得进展

近日，受国际学术期刊Progress in Lipid Research邀请，华中农业大学油菜团队发表了题为“The functions of phospholipases and their hydrolysis products in plant growth， development and stress responses”的综述。该综述系统地介绍了植物磷脂酶家族的蛋白结构、底物的特异性、酶活反应的条件和它们的作用机制，并讨论了各磷脂酶在植物生长、发育和逆境应答中的作用和意义。

细胞膜是生物感知环境刺激的起始位置，磷脂是细胞膜的基本组成成分，其水解会产生各种脂质分子，例如游离脂肪酸 （FFA）、磷脂酸 （PA）、二酰基甘油 （DAG）、溶血磷脂和可溶性头部基团等。大量研究表明，这些脂质分子在植物生长、发育和逆境应答中发挥着重要的作用。植物磷脂酶可催化水解细胞膜磷脂，根据其水解位置的不同可分为磷脂酶A（PLA），磷脂酶C（PLC）和磷脂酶D（PLD）。PLA 裂解甘油磷脂的 sn-1 和/或 sn-2 位置以释放游离脂肪酸和溶血磷脂。PLC水解靠近甘油一侧的磷酸二酯键产生DAG 和磷酸化的头部基团，而PLD 则水解靠近头部基团一侧的磷酸二酯键产生 PA 和头部基团（图 1）。

该综述对植物磷脂酶家族相关研究进展进行了全面介绍，根据PLA、PLC和PLD蛋白质序列、保守结构域、作用机制、底物特异性和酶活反应要求以及其生理功能又分为不同的亚家族。拟南芥PLA分为 pPLA？， pPLA？？和pPLA？？？三个亚家族。PLC分为非特异性PLC （NPC）和磷脂酰肌醇特异PLC （PI -PLC），PLD分为PLDα， β， γ， δ， ε and ζ六个亚家族。不同的磷脂酶在植物的各种细胞过程中发挥着多种作用，如pPLAs的激活导致游离脂肪酸和溶血脂的产生。在环境胁迫条件下（如干旱等），pPLAs可以通过调节膜脂中溶血磷脂含量调控植物器官的形态，如侧根数、叶片厚度、角果长度、种子大小等。NPC和PI-PLC均属于PLC家族，它们调控植物响应外界胁迫的机制及信号传导途径不同。NPC主要通过水解磷脂后产物DAG的含量调节植物体内糖脂代谢水平及ABA含量调控气孔开度来应答植物缺水及盐胁迫等过程。PI-PLC则主要通过水解磷脂酰肌醇的产物IP3的含量调节植物生长和适应各种逆境。PLD是研究最早且功能机制研究最透彻的磷脂酶。PLD可以以多种磷脂为底物，如磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰乙醇胺（PE）及磷脂酰丝氨酸（PS）等（图1）。其产物PA是重要的信号分子，参与调控植物的多种生理生化过程。近年来研究表明，ZmPLA1和ZmPLD3可以诱导玉米单倍体形成，在育种中有重要的利用价值，但这两个磷脂酶诱导单倍体的分子机制还不清楚。（生物谷 Bioon.com）