植物作为固着生长的自养生物,其生长、发育和对环境变化的适应性直接影响生态系统的稳定性与农业生产的可持续性。近年来,大量的研究发现植物中雷帕霉素靶蛋白(Target of Rapamycin,TOR)激酶作为关键信号调控枢纽,负责整合营养、激素及环境信号,从而协调植物的生长、发育和逆境响应。TOR激酶是真核生物中高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,隶属于磷脂酰肌醇激酶相关激酶(PIKK)大家族。TOR激酶起初从酵母及动物细胞中鉴定到,后来广泛的研究发现TOR激酶在众多疾病和生物学过程中发挥关键调控作用,比如癌症、肥胖症、神经退行性疾病和人类寿命等。目前TOR激酶已成为疾病治疗和药物研发的重要作用靶点。直到2002年,植物TOR激酶才被克隆鉴定。经过20多年卓有成效的研究,发现植物TOR激酶不仅保留了其在酵母和动物中的部分保守功能,同时也进化出了植物谱系中特有功能。因此解析植物TOR激酶的分子作用机制,不仅有助于指导作物营养高效和逆境适应育种,同时也为以TOR激酶为靶点的人类疾病治疗和药物研发提供全新的研究思路和理论依据。
近日,我校合成生物学研究中心熊延/刘岩林团队受邀在《植物生物学年鉴》Annual Review of Plant Biology杂志发表题为“Target of Rapamycin (TOR): A Master Regulator in Plant Growth, Development, and Stress Responses(雷帕霉素靶蛋白(TOR)激酶:植物生长、发育与逆境响应的核心调控枢纽)”的综述论文,系统总结了植物TOR激酶生物学功能的最新研究进展。

该综述的主要内容包括:(1)深入分析了TOR激酶复合体在真核生物谱系中的保守性和特异性(2)概述了植物TOR激酶活性检测方法及其特异性抑制剂(3)全面解析和总结了植物TOR激酶上下游信号通路(4)详细阐释了植物TOR激酶的分子功能和生理学功能(5)强调了植物TOR激酶在植物生长-抗逆平衡中的调控机制(6)最后总结和展望了植物TOR激酶待研究的问题和未来的研究方向。该综述旨在为未来植物TOR激酶研究以及其相关调控机制应用于作物营养高效与抗逆育种奠定基础。

福建农林大学海峡联合研究院合成生物学研究中心刘岩林教授和胡君副教授为该论文的第一作者,福建农林大学海峡联合研究院合成生物学研究中心刘岩林教授和熊延教授为该论文的通讯作者。福建农林大学生命科学学院博士研究生段小莉、丁文龙和徐梦兰参与了论文写作和部分资料收集。感谢福建农林大学海峡联合研究院马留银副教授和陈雪燕副教授在TOR激酶序列和结构分析方面提供的技术支持。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、福建省自然科学基金以及福建农林大学的经费资助。
全文链接:https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-083123-050311
