通过肌醇磷酸盐传达植物的语言

生物需要各种信令途径来与其环境进行沟通并响应他们的环境。诸如信令分子的组件用作蜂窝语言的通信者。Imara Perera博士和她的同事正在研究一组信号传导分子，肌醇磷酸盐及其衍生物，以了解其在植物通信中的作用。

所有的生物都与它们的内外环境条件相互作用并作出反应。对这些反应的反应需要一种由细胞语言组成的语言，它在有机体内解释和传递信息。一类词或信号分子是肌醇磷酸盐(InsPs)，它与细胞内的各种过程有关。就像单词一样，这些分子的字母(在这个例子中是磷酸盐)的数量和位置都不同，在真核细胞的交流中，每一个组合都意味着不同的东西。

其中一组信号分子以二磷酸(PP)或三磷酸(PPP)链为特征。这些肌醇焦磷酸盐(PPx-InsPs)由于其结构与一种称为三磷酸腺苷(ATP)的分子相似，被认为与细胞的代谢过程有关。三磷酸腺苷有时被称为细胞的能量货币。Imara Perera博士，Glenda Gillaspy博士及其同事:Joel Ducoste博士和Cranos Williams博士对这组信号分子在植物等真核生物中的作用很感兴趣。

肌醇六磷酸-肌醇焦磷酸盐的前体
肌醇磷酸盐包括一个肌醇环和附着在其上的不同数量和位置的磷酸盐，每一种都在细胞中传递独特的信息。完全磷酸化的形式是肌醇六磷酸(督察₆)是一种潜在的信号分子，也是Perera及其同事正在研究的上述肌醇磷酸盐PPx-InsPs的前体。

鉴于其结构与称为腺苷三磷酸（ATP）的分子的相似性，这些肌醇焦磷酸酯（PPX-INSP）已与细胞代谢过程致法，有时被称为细胞的能量货币

六磷酸肌醇作为肌醇、磷和矿物质的贮藏化合物，在种子中大量存在。这大量的InsP6在随后的发芽过程中被水解，使研究人员相信，作为PPx-InsPs的前体，植物很可能也会合成这组独特的信号分子。然而，人们对PPx-InsPs在植物中的存在关注甚少，这也是Imera Perera博士及其同事介入研究的原因。再加上PPx-InsPs在ATP稳态中的作用，使得它们成为一组值得研究的信号分子。

肌醇焦磷酸盐的合成和功能
其中一个研究方向是了解合成PPx-InsPs分子的酶。事实上，InsPs和PPx-InsPs分子的合成是由两个进化保守的InsPs激酶完成的。这些激酶催化在肌醇环上不同位置的焦磷酸盐的加入。第一类是IP6Ks(但在酵母中是KCS1，在植物中没有)，第二类是VIPs(或PPIP5K在人类中)，在真核生物中是保守的。正是这些InsPs激酶使督察磷酸化₆产生肌醇焦磷酸肌醇的衍生物₇和招商₈．以前的研究建立了督察₇和招商₈作为代谢编程中的重要分子，因为它们的富含能量的焦磷酸盐部分使其与ATP相当。然而，它们尚未在植物中进行广泛研究。

使用各种技术，Perera和她的同事博士鉴定了在高等植物组织中这些衍生物的存在。这进一步支持了拟南芥和玉米种子在疾病中具有突变的事实₆转运蛋白产生植物升高的植物₇和招商₈．对此的一个假设是，在运输过程中₆为VIP激酶提供一个更大的池访问，从而产生督察₇和招商₈．他们还发现了两个相似的拟南芥基因，atvip1.和ATVIP2.什么功能恢复了督察₇这清楚地表明植物可以合成焦磷酸盐。更重要的是，研究人员发现atvip1.和ATVIP2.在不同的植物组织中差异表达，暗指不同的功能作用。

但是肌醇焦磷酸盐在植物信号通路和过程中发挥了哪种功能？Drs Perera，Gillaspy，Ducoste和Williams正在探索PPX-Insps的功能，从各种研究中绘制。其他人的新工作已将PPX-INSP联系到磷酸盐传感（野外等等。，2017;p等等。，2017;荣格等等。，2018年）是一种允许植物在土壤环境中最重要的营养成分中同步调节生长的关键过程。以前的研究发现了兴趣₇响应于限制磷酸盐（Azevedo和Saiardi 2016）的一些非植物生物的水平变化。PPX-Insps也涉及茉莉酸信号传导和植物防御反应（Laha等等。，2015)。如上所述，PPx-InsPs与能量货币分子ATP的相似性表明，它们参与了能量稳态的过程，这是所有生物的关键功能。

进一步的途径
但是，这项研究中仍有未答复和未开发的轨迹。除了遗传学和生化方法，Perera和同事博士希望使用计算方法，如动力学建模，预测如何调制isp综合并识别通路中的关键调节步骤。该系统基于不同的差分方程，其代表PPX-Insp途径中涉及的主要反应。通过模拟这些反应，它们可以将这些与突变体中看到的观察结果进行比较，其中发生功能丧失。通过利用这种方法，研究人员可以了解该途径的潜在行为以及信号传导路径中的关键部件。

未消化的磷₆来自非反刍动物的种子已经导致了美国流域的污染

考虑到InsPs信号通路中涉及的蛋白质的遗传保存，Perera博士和她的同事们的进一步研究将使这些发现成为了解其他真核生物(如人类)的基础。换句话说，了解InsPs如何在植物的信号传递中发挥作用，可以用来理解其他多细胞生物的这一途径。

在更大的规模上，对该信号传导途径的研究有可能了解农业生产背景下的植物代谢。除此之外，在未消化的兴趣中磷₆来自非反刍动物的种子导致了美国对面的流域污染。更好地理解信令途径可以产生对该毒性问题的解决方案。因此，这种研究将允许在细胞水平处了解信号通路，而且允许这些分子相互作用的环境水平。