生物通报道：近日，知名期刊《Plant Cell》刊登了上海大学和主要粮食作物生物学协调创新中心关于玉米Proline responding1基因的最新研究进展，文章题为“Proline responding1 Plays a Critical Role in Regulating General Protein Synthesis and the Cell Cycle in Maize”，以系统翔实的数据揭示了Proline responding1基因在调控玉米普通蛋白合成和细胞周期中所起的关键作用。

该论文通讯作者为上海大学生命科学学院教授宋任涛。宋任涛教授1992年毕业于华东化工学院（现华东理工大学）生物化学专业；1997年7月博士毕业于中国科学院上海植物生理研究所，植物分子遗传国家重点实验室，遗传学专业。1997年7月至2004年5月在美国新泽西州Rutgers大学Waksman研究所从事植物分子遗传和植物基因组学博士后研究工作。2004年6月起，任上海大学生命科学学院教授。2005年12月起任上海市能源作物育种及应用重点实验室主任。曾获2004年获美国农业部杰出成就集体奖；2004年度上海市“曙光学者”；2005年度上海市青年科技启明星，2005年度上海市“浦江人才”，2006年度教育部新世纪优秀人才，霍英东教育基金获得者。承担有国家自然科学基金、国家“863”计划、国家“973”计划，以及国家转基因重大专项等科研项目。在Nature、Science、Plant Cell、PNAS、Cell Research、Genetics、Plos One等知名学术期刊发表SCI论文40余篇，SCI引用超过2000次。

脯氨酸（Proline）是一种重要的氨基酸，在许多植物中积累，由谷氨酸和鸟氨酸合成。以前有研究表明，脯氨酸在许多植物中积累以响应环境胁迫，如干旱、高盐、高光和紫外线照射与氧化应激。众所周知，在逆境条件下，植物积累脯氨酸作为对不利条件的适应性反应。这些数据表明，脯氨酸的一个主要功能是保护发育中的细胞免受渗透破坏。然而，最近的数据表明，脯氨酸在蛋白质合成过程中，可能有一定的调控功能，并可能作为植物发育过程中的一种信号分子。脯氨酸也可能在细胞代谢中发挥重要的作用，不仅作为蛋白质的一个组成部分，也作为一个自由氨基酸。然而，所提出的脯氨酸调控功能，仍没有得到很好的描述。

在这项研究中，研究人员报道了玉米（Zea mays）经典突变体proline responding1（pro1）基因的克隆和功能鉴定。Pro1基因编码一个D1-pyrroline-5- carboxylate合成酶，其催化来自谷氨酸的脯氨酸生物合成。Pro1基因的功能缺失，可显著抑制脯氨酸的生物合成，并减少其在pro1突变体中的积累。脯氨酸不足可导致不带电荷的tRNApro AGG积累水平有所提高，触发pro1突变体中真核起始因子2a（eIF2a）的磷酸化作用，从而导致这个突变体中蛋白质合成的普遍减少。

脯氨酸不足，也能够在转录水平上，下调主要的细胞周期蛋白基因，使细胞周期阻滞，抑制细胞增殖。当外部的脯氨酸供应给突变体时，这些过程就是可逆的，表明脯氨酸在细胞周期的过渡中，发挥一个调控的作用。总之，这些结果表明，脯氨酸在植物一般蛋白质合成和细胞周期过渡的调控过程中，发挥重要的作用。

（生物通：王英）

延伸阅读：中国农大等《Plant Cell》发表植物生理学新成果。

生物通推荐原文摘要：
Proline, an important amino acid, accumulates in many plant species. Besides its role in plant cell responses to environmental stresses, the potential biological functions of proline in growth and development are unclear. Here, we report cloning and functional characterization of the maize (Zea mays) classic mutant proline responding1 (pro1) gene. This gene encodes a D1-pyrroline-5- carboxylate synthetase that catalyzes the biosynthesis of proline from glutamic acid. Loss of function of Pro1 significantly inhibits proline biosynthesis and decreases its accumulation in the pro1 mutant. Proline deficiency results in an increased level of uncharged tRNApro AGG accumulation and triggers the phosphorylation of eukaryotic initiation factor 2a (eIF2a) in the pro1 mutant, leading to a general reduction in protein synthesis in this mutant. Proline deficiency also downregulates major cyclin genes at the transcriptional level, causing cell cycle arrest and suppression of cell proliferation. These processes are reversible when external proline is supplied to the mutant, suggesting that proline plays a regulatory role in the cell cycle transition. Together, the results demonstrate that proline plays an important role in the regulation of general protein synthesis and the cell cycle transition in plants.

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