Nat Cell Biol | 重大进展！武汉大学逯杨/苏畅发现了PP2C 磷酸酶是二氧化碳的感应器
2022/6/21 15:20:20 阅读：217 发布者：
二氧化碳不仅在碳循环中起着核心作用，而且在活细胞中也起着至关重要的作用。适应不断变化的二氧化碳浓度对所有生物都至关重要。碳酸酐酶将 CO2 转化为 HCO3− 以及随后的 HCO3− 触发的信号传导被认为对于细胞对 CO2 的反应很重要。然而，碳酸酐酶转导 CO2 的变化而不是直接的 CO2 感应器，生物体感知 CO2 的机制仍然未知。
2022年6月16日，武汉大学逯杨及苏畅共同通讯在Nature Cell Biology（IF=29）在线发表题为“The intrinsically disordered region from PP2C phosphatases functions as a conserved CO2 sensor”的研究论文，该研究证明了来自真菌和植物的一组独特的 PP2C 磷酸酶感知 CO2，但不感知 HCO3−，以控制不同的细胞程序。
与其他磷酸酶不同，这些 PP2Cs 都具有内在无序区域 (IDR)。它们在细胞和体外通过相分离形成可逆的液体状液滴，并以 IDR 依赖性方式响应升高的环境 CO2 被激活。PP2Cs 中的 IDR 以富含丝氨酸/苏氨酸的极性氨基酸序列为特征，可提供 CO2 响应性。通过富含丝氨酸/苏氨酸的 IDR 介导的相分离对 PP2C 的 CO2 响应激活代表了一种直接的 CO2 感应机制，并被广泛利用。
真菌病原体白色念珠菌代表了研究 CO2 感应机制的优秀模型系统，因为它能够在宿主中从大气 0.04% 到生理 5% 的广泛 CO2 水平范围内生长。在之前的一项研究中，据报道，一种 PP2C 磷酸酶 Ptc2 是白色念珠菌中 CO2 响应性菌丝延长所需要的。CO2 的生理水平触发 Ptc2 去磷酸化其下游靶标 Ssn3/Cdk8 以促进菌丝伸长。白色念珠菌的基因组分析揭示了七个不同的 PP2C 基因，其中 Ptc2 在调节 CO2 反应中发挥着独特的作用。 Ptc2 如何提供 CO2 响应能力？这似乎是调节 Ptc2 功能的结果，因为升高的环境 CO2 无法增加 Ptc2 的蛋白质水平，并且异位表达的 PTC2 不会改变 CO2 反应性。 CO2 信号传导中 Ptc2 功能特异性的分子决定因素以及 CO2 如何调节 Ptc2 活性仍有待阐明。
Ptc2 与其他 PP2C 的区别在于羧基末端延伸伴随着一个保守的催化结构域，预计该结构域是一个内在无序区域 (IDR)。 IDR 具有广泛的功能，其中一个子集已被证明有助于相分离。相分离成为形成连贯结构以促进感应、信号传导和其他潜在功能的关键机制。该研究假设高浓度的 CO2 可以通过液相分离诱导 Ptc2 形成大的无膜蛋白灶，这使得白色念珠菌能够独立于转录和翻译调节进行即时反应。该研究证明了来自真菌和植物的一组独特的 PP2C 磷酸酶感知 CO2，但不感知 HCO3−，以控制不同的细胞程序。与其他磷酸酶不同，这些 PP2Cs 都具有内在无序区域 (IDR)。它们在细胞和体外通过相分离形成可逆的液体状液滴，并以 IDR 依赖性方式响应升高的环境 CO2 被激活。 PP2Cs 中的 IDR 以富含丝氨酸/苏氨酸的极性氨基酸序列为特征，可提供 CO2 响应性。通过富含丝氨酸/苏氨酸的 IDR 介导的相分离对 PP2C 的 CO2 响应激活代表了一种直接的 CO2 感应机制，并被广泛利用。https://www.nature.com/articles/s41556-022-00936-6
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