内源性cAMP水平的升高能够调节蛋白质稳态网络，从而整合应激信号传导、代谢重编程和免疫防御机制在拟南芥（Arabidopsis）中的相互作用

《Physiology and Molecular Biology of Plants》：Endogenous cAMP elevation regulates proteostasis networks to integrate stress signaling, metabolic reprogramming, and immune defense in Arabidopsis

摘要

第二信使3′,5′-环腺苷单磷酸（cAMP）在植物中充当环境信号的关键转导器，但其对压力响应网络的系统级整合机制仍不明确。为阐明cAMP信号如何调控长期的细胞重编程，研究人员在内源cAMP水平升高的拟南芥（Arabidopsis thaliana）中结合使用了转录组分析和技术整合网络分析方法。首先从转录组数据中确定了171个cAMP响应基因（CRGs）作为预测相互作用的锚点节点，并利用STRING数据库构建了高置信度的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络。拓扑分析显示，HSP90.1和HSP70.5是高度连接的分子伴侣网络中的超中心节点，同时RD29A等关键节点将脱水响应的转录过程与脱落酸（ABA）的生物合成过程联系起来。社区检测将相互作用组划分为三个专门的功能模块：蛋白质稳态调控、寒冷/干旱适应以及硫/氮代谢。基于预测的信号通路分析揭示了一个分层的信号级联过程，从激酶介导的防御激活开始，经过蛋白质稳态的增强，最终导致代谢和转录的重编程。值得注意的是，cAMP水平的升高引发了一个功能转变：抑制了广谱非生物胁迫响应和耗能较大的分子伴侣网络，同时选择性激活了免疫信号通路和基于硫的防御代谢。KEGG通路分析进一步证实了这一资源重新分配的现象，表现为亚油酸代谢、谷胱甘肽稳态和硫同化的上调，而促进生长的激素通路和核心碳代谢途径则下调。这项研究表明，cAMP并不仅仅是一个简单的线性激活剂，而是一个系统级的代谢调节器，它将细胞资源从常态下的胁迫准备状态重新定向到主动防御和代谢韧性状态。这些发现为理解第二信使如何将胁迫信号转化为优化的生存策略提供了全面的框架，对培育抗逆作物具有重要的理论意义。