CIPK15磷酸酶調控AMT1 NH4+ 轉運蛋白的反饋抑制與去毒化機制

背景：銨（NH₄⁺）是一種關鍵重要氮肥，但當其積累到很高的程度時對生物體會產生毒性。銨轉運蛋白（AMT）是負責吸收NH₄⁺ 的關鍵轉運蛋白。 AMT的活性受變構反饋控制，由胞質C端（CCT）中蘇氨酸的磷酸化誘導。然而，負責NH₄⁺ 觸發的磷酸化的激酶仍然未知。 結果：在這項研究中，利用功能篩選我們成功確定了蛋白激酶CBL相互作用蛋白激酶15（CIPK15）是AMT1; 1活性的負調節劑。 CIPK15能夠與細胞膜器上的幾個旁系同源物AMT1s相互作用。利用分析AmTryoshka，一種用於酵母箘中AMT1; 3的NH₄⁺ 轉運蛋白活性生物活體傳感器 (Biosensor)，以及非洲爪蟾卵母細胞中AMT1; 1的兩電極電壓鉗（TEVC），清楚證明了CIPK15抑制了AMT轉運活性。當植物暴露於高濃度的NH₄⁺時，CIPK15 mRNA轉錄升高。值得注意的是，與野生型植株相比，cipk15基因突變植株顯示出更高的15NH₄⁺ 吸收力和積累更多的NH₄⁺。與NH₄⁺累積量的結果一致性的地，cipk15對NH₄⁺ 和甲基銨 (MeA) 均呈現一樣的植物生理反應與結果，但對硝酸鹽（NO3-）則否。 結論：綜合上面所述，我們的實驗結果清楚表明AMT1活性的反饋抑制是通過蛋白激酶CIPK15媒介CCT中的磷酸化反應進而來減少NH₄⁺ 積累而避免植物受到其毒害。
何承訓

陳慧宇、陳彥甯、汪紘宇、劉宗達、Wolf B. Frommer、何承訓* (2020) BMC Biology, 18:196