类型b

主要作者与机构、发表时间及期刊
这篇综述由Ganesh M. Nawkar、Eun Seon Lee、Rahul M. Shelake、Joung Hun Park、Seoung Woo Ryu、Chang Ho Kang和Sang Yeol Lee撰写，他们均来自韩国庆尚国立大学（Gyeongsang National University）的应用生命科学部（BK21 Plus）和植物分子生物学与生物技术研究中心（PMBBRC）。文章于2018年2月20日发表在《Frontiers in Plant Science》期刊上。

主题与背景
本文的主题是植物中未折叠蛋白反应（Unfolded Protein Response, UPR）的信号传导机制。UPR是一种重要的内质网（Endoplasmic Reticulum, ER）应激响应机制，旨在维持ER的稳态。当植物受到非生物胁迫（如高温、盐胁迫、干旱等）或生物胁迫（如病毒感染）时，ER中的蛋白质折叠过程可能受到干扰，导致未折叠或错误折叠蛋白质的积累，从而引发ER应激。为缓解这种应激，植物通过激活一系列UPR相关基因来调节蛋白质折叠能力和降解过载的蛋白质。本文系统回顾了植物中UPR信号转导的关键机制，并重点讨论了其主要调控因子及其激活过程。

主要观点及支持内容

1. UPR的基本机制与主要调控因子

UPR的核心在于通过多种信号通路调控基因表达以恢复ER的稳态。在植物中，UPR主要由两条经典通路介导：bZIP17/28的蛋白酶解加工和IRE1介导的bZIP60 mRNA非常规剪接。此外，植物特有的NAC转录因子（NAC-TFs）也被发现参与UPR的调控。这些调控因子共同构成了植物应对ER应激的多层次响应网络。
- 支持证据：研究表明，bZIP28通过受控膜内蛋白水解（Regulated Intramembrane Proteolysis, RIP）被激活后进入细胞核，与NF-Y转录因子形成复合物，结合到UPR基因启动子区域的ER应激响应元件（ER Stress Response Element, ERSE）上，从而上调UPR相关基因的表达（Liu and Howell, 2010a）。
- 支持理论：IRE1（Inositol-Requiring Enzyme 1）作为一种双功能酶，既具有蛋白激酶活性，也具有RNA酶活性，能够特异性剪接bZIP60 mRNA，生成活性形式的bZIP60（Deng et al., 2011）。

2. bZIP28的激活机制

bZIP28是一种II型跨膜蛋白，其激活过程涉及多个步骤。在正常条件下，bZIP28的腔域与分子伴侣BiP结合，保持其锚定在ER膜上。当发生ER应激时，BiP从bZIP28上解离，使bZIP28通过COPII囊泡运输至高尔基体，在高尔基体中被位点-2蛋白酶（Site-2 Protease, S2P）切割，释放出活性形式的bZIP28，随后进入细胞核调控基因表达。
- 支持证据：研究发现，bZIP28的腔域中存在一个内在无序区域（Intrinsically Disordered Region, IDR），该区域与BiP的结合是其激活的关键开关（Srivastava et al., 2013）。此外，bZIP28的胞质结构域中含有二碱性基序（Dibasic Motifs），这些基序与SAR1A相互作用，促进囊泡形成（Srivastava et al., 2012）。
- 支持理论：bZIP28的激活还受到其他调控因子的影响，例如BAG7蛋白（Bcl-2-Associated Athanogene 7），它作为共分子伴侣协助BiP与bZIP28的结合，并在ER应激下通过SUMO化修饰进入细胞核，进一步调控UPR相关基因的表达（Li et al., 2017）。

3. IRE1-bZIP60通路的激活机制

IRE1是一种单次跨膜蛋白，其腔域感知ER应激信号，而胞质域则通过自磷酸化激活RNA酶功能，进而剪接bZIP60 mRNA。IRE1的激活依赖于其二聚化和寡聚化过程，这一过程类似于酵母和哺乳动物中的IRE1激活机制。
- 支持证据：在拟南芥中，IRE1的两种同源异构体IRE1a和IRE1b能够形成同源或异源二聚体，从而激活IRE1依赖的UPR信号通路（Zhang et al., 2015）。此外，IRE1的腔域能够直接结合未折叠蛋白质，触发其寡聚化和聚集（Korennykh et al., 2009）。
- 支持理论：IRE1的RNA酶功能不仅剪接bZIP60 mRNA，还参与调控分泌途径相关mRNA的降解（Regulated IRE1-Dependent Decay, RIDD），从而减轻ER的蛋白质负载（Mishiba et al., 2013）。

4. NAC-TFs在UPR中的作用

植物特有的NAC转录因子（NAC-TFs）是UPR的次级调控因子，它们通过膜锚定形式被激活，并在ER应激条件下调控下游基因的表达。例如，NAC017、NAC062、NAC089和NAC103在ER应激下被蛋白酶解激活，随后进入细胞核调控UPR相关基因的表达。
- 支持证据：研究表明，NAC017的激活依赖于菱形蛋白酶（Rhomboid Protease）对其跨膜结构域的切割（Chi et al., 2017）。此外，NAC089的激活与程序性细胞死亡（Programmed Cell Death, PCD）密切相关（Yang et al., 2014b）。
- 支持理论：NAC-TFs的激活不仅调控UPR基因的表达，还参与整合线粒体逆行信号（Mitochondrial Retrograde Signaling）和氧化还原信号，从而增强植物对ER应激的耐受性（Ng et al., 2013）。

5. UPR在植物发育与胁迫响应中的作用

UPR不仅在植物应对ER应激中发挥关键作用，还在植物的生长发育和逆境适应中具有重要意义。例如，UPR通过调控花粉发育维持植物的繁殖能力（Fragkostefanakis et al., 2016）。此外，UPR还通过整合逆行信号（如MECPP）和激素信号（如水杨酸）增强植物对环境胁迫的适应能力（Walley et al., 2015）。
- 支持证据：研究表明，UPR缺陷突变体在高温、盐胁迫和干旱条件下表现出显著的生长抑制（Liu and Howell, 2016）。
- 支持理论：UPR通过调控蛋白质折叠能力和降解过载蛋白质，帮助植物在逆境条件下维持ER的稳态（Angelos et al., 2017）。

意义与价值
本文全面总结了植物中UPR信号传导的研究进展，揭示了其复杂的调控网络及其在植物生长发育和逆境适应中的重要作用。这些研究成果不仅深化了我们对植物UPR机制的理解，还为提高作物抗逆性和改良作物品质提供了重要的理论基础。未来的研究应进一步探索UPR调控因子的激活机制及其与其他信号通路的交叉对话，为植物生物技术和分子制药领域的发展提供新的思路。