BPS Bioscience-文献解读-多聚ADP-核糖基化修饰（PARylation）影响植物对甲基紫精介导的氧化胁迫的耐受性

ADP-核糖基化（ADPRylation）是真核细胞中一种多功能的可逆翻译后蛋白质修饰系统，它参与调节包括DNA修复、程序性细胞死亡、细胞信号传导以及对生物和非生物胁迫的反应在内的广泛生物学过程。聚ADP核糖聚合酶（PARPs）在ADPRylation过程中发挥关键作用，通过附加由烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）提供的ADP-核糖分子来修饰靶蛋白质。这一反应导致蛋白质被单个ADP-核糖基团（MARylation）修饰或被不同长度和分支结构的聚（ADP-核糖）（PAR）链修饰。像动物一样，植物利用PARylation过程来调节多种生物学功能，如DNA损伤反应、植物发育、RNA生物合成、植物免疫和非生物胁迫反应。

在文献“Disruption of Poly(ADP-ribosyl)ation Improves Plant Tolerance to Methyl Viologen-Mediated Oxidative Stress via Induction of ROS Scavenging Enzymes” 中，研究者使用了病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing，VIGS）技术来抑制PARP1基因的表达，并应用药理学抑制剂3-氨基苯甲酰胺（3-aminobenzamide，3AB）来抑制PARylation活性。通过这些方法，研究者观察了在甲基紫精（methyl viologen，MV）诱导的氧化应激下，PARP1基因沉默和PARylation活性抑制对植物细胞的影响。

实验中，研究者首先用MV处理烟草叶片，以诱导氧化应激反应。然后，通过VIGS技术沉默PARP1基因，并使用3AB处理植物叶片，以评估这些处理对MV诱导的氧化应激反应的影响。研究者测量了ROS的积累、细胞死亡、PARylated蛋白的积累以及抗氧化酶基因的表达。研究发现，通过VIGS沉默PARP1基因或使用3AB抑制PARylation活性，可以显著延迟MV诱导的ROS爆发、细胞死亡和组织活力损失。这与PARylated蛋白的积累减少有关，并且与主要ROS清除酶基因表达的显著增加相关，包括SOD、CAT、GR和APX。这些结果表明，PARylation的破坏可以通过诱导ROS清除酶来提高植物对MV诱导的氧化应激的耐受性。

在本研究中，使用试剂盒（货号82123，LysA?通用PAR化检测试剂盒）定量检测细胞提取物中总PARylation水平。该试剂盒采用夹心ELISA方法，使用抗PAR抗体捕获细胞提取物中的PAR，并使用辣根过氧化物酶（HRP）标记的二抗进行检测。通过化学发光底物产生的光信号与细胞提取物中PAR的量成正比，从而实现PARylation水平的定量分析。LysA? Universal PARylation Assay Kit在本研究中发挥了关键作用，为理解植物对氧化应激反应的分子机制提供了重要数据，并为未来农业生物技术应用提供了潜在的研究方向。

试剂盒（货号82123，LysA? 通用PAR化检测试剂盒）的检测原理示意图

MV诱导的PARylated蛋白在VIGS沉默PARP1（A）和3AB处理植物（B）的叶片内24小时后的积累。（A）两种不同的PVX-PARP1 VIGS构建体（PVX-PARPI和PVX-PARPII），对PAR积累显示出相似的影响。通过PVX-PARP构建体介导的烟草中PARP1基因的病毒诱导沉默与空PVX载体对照（PVX）进行了比较。（B）叶片被浸泡在含有MV（10 ?M）的溶液或不含MV的对照溶液中。