密歇根州立大学的研究人员发现了两种蛋白质，它们共同决定了植物细胞在面临某些压力时的命运。

讽刺的是，这项最近发表在《自然通讯》杂志上的研究成果中的一个关键发现，正是在项目负责人准备减压时做出的。

博士后研究员 Noelia Pastor-Cantizano 正乘坐巴士去机场度假，这时她决定分享她前一天帮助收集的一个有希望的成果。

“我不想等十天才回来寄出论文。我花了将近两年的时间才寄到。”当时在密歇根州立大学-能源部植物研究实验室(PRL)的布兰迪齐实验室工作的帕斯托-坎蒂扎诺说道。

“这就是我当时所记得的，”帕斯托-坎蒂扎诺说。“我当时想‘我现在可以放松一下了，至少可以放松一周。’”

帕斯特-坎蒂扎诺一直致力于在模式植物拟南芥中识别一种基因，这种基因可以控制植物对压力源的反应，而压力源可能会导致植物死亡。她和她的同事在拟南芥中发现了一种蛋白质，这种蛋白质似乎可以控制植物在压力条件下是生存还是死亡。

尽管经历了多年的旅程，但识别出基因只是故事的开始。又过了五年才得出这篇新论文。

研究人员发现，BON 相关蛋白 2(BAP2)和肌醇需要酶 1(IRE1)在应对压力条件时会协同作用，这对植物细胞来说事关生死。

了解这些蛋白质的功能可以帮助研究人员培育出更能抵抗死亡条件的植物。

培育更能抵抗内质网应激(ER 应激)的植物对农业有着广泛的意义。如果能使农作物在干旱或高温条件下更具弹性，那么尽管气候变化，植物仍然有更好的生存和繁衍机会。

密歇根州立大学植物生物学系和 PRL 研究基金会教授 Federica Brandizzi 表示：“我们实验室的研究充满热情和感激，因为我们能够为科学做出重要贡献。这项工作非常艰巨，只有归功于一支优秀团队的耐心、热情和奉献精神，才有可能完成。Noelia 简直太棒了。”

齐心协力

真核细胞内有一种细胞器，称为内质网(ER)。它制造蛋白质并将其折叠成细胞可以利用的形状。就像切蔬菜用于菜谱一样，蛋白质必须形成正确的形状才能使用。

蛋白质的制造和蛋白质的折叠能力必须保持平衡，就像副厨师和厨师协同工作一样。如果副厨师给厨师提供的食材太少或太多，就会破坏厨房的平衡。

密歇根州立大学的一名研究人员小心翼翼地将拟南芥种子放入培养皿中，这个过程包括将种子放入水中，然后将它们一粒一粒地放入装有生长基质的培养皿中。一旦种子发芽，就可以将它们放入盆中并种植以供研究。图片来源：Kara Headley/密歇根州立大学能源部植物研究实验室

当内质网无法正常发挥作用，或平衡被打破时，就会进入一种称为内质网应激的状态。细胞将启动一种称为未折叠蛋白反应 (UPR) 的机制来决定下一步该做什么。如果问题可以解决，细胞将采取挽救生命的措施来解决问题。如果不能，细胞就会开始关闭，从而结束其生命，甚至可能结束植物的生命。

众所周知，IRE1 酶负责指导拯救细胞或杀死细胞的机制。

但是什么促使IRE1采取行动呢?

在这项研究中，Brandizzi 实验室的研究人员正在寻找这些促死亡过程(即程序性细胞死亡)的主要调节器。

“我之所以有这个想法，是因为我读到，肠易激综合征与 IRE1 控制的基因突变有关，这种突变发生在人类身上，”布兰迪齐说。“人类是多样化的，植物也是。所以我想研究植物多样性，作为 UPR 中新的重要发现的来源。”

研究人员首先研究了数百个种质，即同一物种但生长于某一地区的植物。例如，生长在哥伦比亚的植物与生长在西班牙的同种植物存在遗传变异，它们对压力条件的反应方式可能不同。

他们发现，不同种质对内质网应激的反应存在很大差异。他们选取反应最不相似的种质，试图找出其基因组中的差异。这正是 BAP2 候选基因发挥作用的地方。

“我们发现 BAP2 对内质网应激有反应，”目前在瓦伦西亚大学担任博士后的 Pastor-Cantizano 说道。“而且最酷的是，它能够控制和修改 IRE1 的活性。而且 IRE1 还能够调节 BAP2 的表达。”

BAP2 和 IRE1 协同工作，相互发出信号，告知细胞最佳行动方案。当内质网稳态失衡时，缺少其中一个就会导致植物死亡。

7年

该项目从开始到结束，耗时七年多的专注工作。

日复一日，研究人员们花费大量时间将种子放入培养皿中，并在上面放置培养基，以便种子生长。拟南芥种子最小也比沙粒大不了多少，因此这项工作需要时间和精力，十分精细。

此后，研究人员又花了几个月的时间研究这些植物，观察种质后代并确定 BAP2 在植物体内的运作方式。这又花了几年时间。

“这是一条充满障碍的漫长道路，但这一切都是值得的，”帕斯托-坎蒂扎诺说。“当我开始这个项目时，我无法想象它会如何结束。”

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