通过黄麻CDPKs进行蜂窝解码

植物通过细胞对来自环境、其他生物或自身的各种信号的反应而生长和生存。在植物中，解码这些信号的细胞机制是高度复杂的，由几种专门的蛋白质组成。其中一个蛋白家族是钙依赖蛋白激酶(CDPK)，它将发育和环境刺激诱导的钙变化解码为生理反应。孟加拉国黄麻研究所黄麻基础和应用研究项目的科学家首次发现了几种黄麻CDPKs，并提出了这些蛋白在响应环境压力和纤维发育方面的新功能。

一个生物的标准之一是它应该能够感知环境的变化并作出反应。作为人类，我们天生就有能力以独特的方式对视觉、声音、嗅觉、味觉和触觉做出反应。在我们的身体里，细胞内部有非常复杂的网络允许这些反应发生。类似地，植物可以以一种特定的方式对周围环境做出反应，包括一个巨大的蛋白质和小分子的细胞迷宫。钙是所有活细胞所必需的元素。植物特有的钙依赖蛋白激酶(CDPKs)等特定蛋白质的功能需要钙。CDPKs已经被证明介导了对各种环境压力和发育信号的反应。由于对黄麻基因组缺乏了解，到目前为止还没有关于黄麻中CDPKs的报告。在最近发表的工作中，孟加拉国黄麻研究所黄麻基础和应用研究(BARJ)项目的研究人员发现了黄麻特有的CDPKs，它们对压力做出反应，似乎调节了纤维的发育。

准备好,稳定,走了
像植物这样的复杂生物，通过细胞内部复杂的信号系统网络，能够感知并对环境中的刺激做出反应。这是因为植物细胞可以通过特殊的蛋白质感知这些外部变化，然后将这种信号转化为一系列的化学反应，最终产生或激活特定的蛋白质，进而开启或关闭生理反应。例如，在应对干旱胁迫时，渗透胁迫感知蛋白会感知到缺水，然后停止或启动细胞机制，触发植物保持水分。这导致了对水分亏缺胁迫的耐受性，从而保护了植株。因此，细胞信号过程就像交通灯一样，警告并为即将到来的可能导致植物死亡的危险做好准备。

孟加拉国黄麻研究所的科学家们正在利用黄麻基因组测序的知识，确定能够控制植物应激反应和纤维质量的关键基因。

解码单元的信号
一个细胞信号传递过程/通路有信号、受体、信使和输出，通常开启或关闭一个基因或蛋白质。蜂窝信令可以与移动/手机通信相比较。手机里的微芯片可以探测到手机发出的声音。声波被转换成无线电波，然后传送到附近的电话信号塔。然后，手机信号塔通过基站和另一个信号塔(一个本地网络，也称为蜂窝)接收并将信号发送给另一部手机。这种通过手机以光速发送和接收信号的方式，可以在全球各地实现有效、快速的通信。

与细胞信号的情况相比较，声波可能是信号或刺激(如盐/水)，手机信号杆可能是受体，无线电波可能是信使，在到达第二部手机(目标基因或蛋白质)之前。一旦环境信号被活细胞中相应的受体感知到，信使分子就会被激活或产生，从而触发下游的反应。信使传递信息，在信号通路中，第二信使充当受体和靶之间的中介(第一信使是刺激)。一个细胞里可能有几个信使;这些分子包括脂类分子、环核苷酸分子、气体分子以及钙离子。这些信号分子将信息传递给不同的信号蛋白，最终影响细胞的功能。

这是基本的
钙是一种基本元素，是所有细胞中必不可少的第二信使。在感知外部或内部信号时，每个细胞都会产生特定的钙信号。这种特征的特异性决定了钙在细胞中的下游作用。钙信号需要在特定钙感知蛋白的帮助下进行解码。细胞中有几种钙感测蛋白(传感器)，它们通过钙附着在蛋白质的一部分来发挥作用。然后传感器改变下游蛋白质的活性，从而改变基因表达或允许离子通过的通道的活性;这导致许多生理反应，取决于检测到的压力。

植物特异性CDPKs是一种独特的蛋白质，能够感知和响应细胞中的钙信号。它们是最大的钙传感器群，在许多植物中发现了几个CDPK蛋白家族。CDPKs作为响应不同情况的信号通路的枢纽，包括种子萌发、幼苗生长、耐盐、寒冷和干旱胁迫以及对致病病原体的防御。CDPKs功能的多样性表明这些蛋白质具有特定的结构，允许不同的化学反应发生。对CDPKs结构的详细分析揭示了特定的结构域(区域)，允许结合钙离子，并与其他靶蛋白相互作用，以修改其功能。虽然CDPKs的结构和功能已经在几种植物中得到了广泛的研究，但在黄麻中还没有研究。研究CDPKs在黄麻中的存在和功能，为研究CDPKs在不同耐受性反应和纤维发育中的功能提供了机会。

发现黄麻CDPKs
随着黄麻基因组(全部基因内容)的测序，科学家现在可以识别和研究这些植物中特定基因的功能。黄麻是重要的纤维，并用于制造许多商品。这些纤维来自黄麻植物的茎，高质量的纤维对生产很重要。随着气候的变化，黄麻植物有时会遭受极端干旱或土壤盐碱化，这也会影响纤维的质量。孟加拉国黄麻研究所黄麻基础和应用研究项目的科学家们正在利用黄麻基因组测序的知识，确定可以控制植物应激反应和纤维质量的关键基因。在这方面，研究人员最近确定了来自两种不同黄麻的CDPK基因家族。

研究小组得出的结论是，已确定的CDPK基因调节黄麻纤维的发育和反应
盐度和干旱条件。

利用基于计算机的分析和不同的软件，该团队总共从Chorchorus capsularis和Chorchorus olitorius这是目前已知的两种黄麻品种。经过对黄麻基因组的广泛搜索，他们确定了黄麻中CDPK家族的基因，这些基因与其他植物CDPK基因具有明显的序列相似性。他们还发现，这些基因编码的蛋白质具有CDPKs的独特标志结构域。此外，科学家们还分析了CDPK基因在应对盐和干旱胁迫时的表达。其中一些CDPKs在应激后表达增加，一些CDPKs在纤维细胞中表达。基因在特定细胞中的表达或对特定条件的反应表明，特定基因分别参与该细胞的功能或调节对条件的反应。因此，研究小组得出结论，已确定的CDPK基因调节黄麻纤维的发育和对盐度和干旱条件的反应。

作者现在已经为CDPK基因在纤维发育和耐受性中的功能分析奠定了基础。这将使有针对性的育种，以提高黄麻纤维的质量，即使在应对不利的环境条件。