raf医学上是什么意思 Raf蛋白名词解释
生长素普遍存在于植物中，是植物生存所必需的植物激素，生长素信号通路在植物生长发育的各个阶段均发挥着重要的作用【1】。植物细胞响应生长素信号的速度有快和慢两种，快速的响应活动包括生物膜极化反应、细胞质流动、钙离子和质子流动转运等，慢速的响应表现主要反映在细胞的生长、分裂和分化【2-8】。在拟南芥根部发育的研究中，科研人员已经发现一条生长素调控成百上千植物基因表达的信号通路NAP (NUCLEAR-TRIGGERED PROTEOLYSIS)【9-12】。NAP通路在陆生植物的近亲轮藻中却没有发现，而前期研究显示，几乎所有陆生植物和一部分藻类均可以对外施的生长素发生响应【13】。因此藻类响应生长素信号的过程仍然是未知的。目前所知植物响应生长素信号的基因时间介于5-10分钟，这是一种较慢的过程，考虑到NAP信号通路中存在快速响应生长素的现象，即NAP受体TIRs和AFB1介导的快速响应活动【14-18】。猜测陆生植物和藻类很可能存在一条保守的快速响应生长素的信号通路。
蛋白质磷酸化是机体通过修饰增加蛋白功能的一种途径，广泛存在于各种生命活动中【19】。最近研究发现，在拟南芥根中，生长素类似物IAA可以在两分钟内改变许多蛋白的磷酸化现象，其中一个蛋白ABP1在陆生植物和藻类中非常保守【20】，这不仅说明基于蛋白磷酸化的信号通路可能是生长素快速响应的一种机制，还说明这种机制介导的响应生长素信号活动可能广泛存在于植物界中。
近日，荷兰瓦赫宁根大学Dolf Weijers团队在Cell上发表了一篇题为RAF-like protein kinases mediate a deeply conserved, rapid auxin response的研究论文，发现了一条新的保守的生长素信号通路，并揭示了磷酸化途径参与植物快速响应生长素的分子机制。
前期研究已经表明，细胞膜电位变化和加速细胞质流动是植物快速响应生长素的重要现象。为了探究生长素早期响应的信号通路，研究人员对拟南芥根部/地钱胞芽/链形藻丝状体的膜电位变化进行监测，结果发现，经过IAA处理后，三种植物中均检测到响应信号的增强，而且定量检测增强的信号强度比较类似，说明生长素诱导的细胞膜电位极化是植物中保守的响应现象；通过对拟南芥根部和地钱胞芽中荧光标记的线粒体移动现象观察，研究人员发现细胞质流动在陆生植物和藻类植物中也是保守的。以上研究说明陆生植物和藻类存在生长素响应和信号传导的保守机制。
为了研究生长素引起的磷酸化反应是否在除拟南芥之外的植物中也是保守的，研究人员对系统发育树中较远的物种进行了磷酸化分析，包括地钱、立碗藓、链形藻、轮藻，从苔藓类到绿藻再到拟南芥，选择的植物材料跨越了单倍体和二倍体植物的不同细胞和组织类型，实验结果显示，2分钟100nM浓度的IAA处理后，所有物种材料中磷酸蛋白组均发生相当尺度的显著变化；研究人员进一步详细分析了生长素诱导磷酸化的细胞组分和蛋白在不同进化水平植物中的保守性，虽然不同植物之间存在差异，但是大部分的细胞程序是生长素调节蛋白磷酸化的目标；研究人员进一步集中关注了非常保守的磷酸化蛋白靶标，发现这些蛋白参与的细胞过程均被生长素调控，结合GO分析，证明生长素信号触发了特异性和深度的蛋白磷酸化反应。
考虑到生长素是一种色氨酸来源的弱有机酸，观察到的植物反应可能受其他类似化学分子的影响。研究人员探究了生长素引起蛋白磷酸化过程中的化学分子的特异性，通过对多种合成的生长素类似的化学分子检测，说明IAA引起植物根部磷酸化反应和细胞质流动具有化学分子特异性，并且自然存在的IAA活性最高；研究人员进一步探索了IAA引起植物磷酸化的时间动态变化，发现在30秒内，IAA就可以引起数百个蛋白的磷酸化，说明IAA引起的磷酸化反应是快速且特异性的。值得关注的是，作者基于研究中产生的丰富的蛋白磷酸化数据，提供了一个网页工具AuxPhos，为该研究产生的磷酸化数据的更好应用和更新提供了便利。
研究人员进一步利用获得的磷酸化蛋白组数据，分析预测了不同物种中介导快速响应生长素的保守组分。经过深入的系统发育分析，结合前人的研究，发现RAF类激酶的第4分支在陆生植物和藻类中是高度保守的，且不同物种的RAF类激酶在植物响应生长素过程中被过度磷酸化；随后利用拟南芥和地钱突变体材料对RAF类激酶在拟南芥中的功能进行研究，发现RAF类激酶在植物生长发育和响应生长素的过程中均发挥重要的作用。为了探究RAF类激酶介导蛋白磷酸化的作用机制，比较了野生型和突变体植株的转录组数据，发现RAF蛋白在外施生长素引起的转录活动中作用不明显；通过对raf突变体进行磷酸化位点功能分析，发现RAF/生长素介导的细胞活动主要包括：离子运输、膜动力学、生长素外运以及可变剪切、细胞板形成、细胞骨架构成等；为了进一步探索生长素触发的磷酸化网络在raf突变体中受多大程度的影响，研究人员比较了拟南芥和地钱在生长素处理下显著低磷酸化和高磷酸化的所有激酶的状态，得出结论，生长素引起的蛋白磷酸化反应是特异性的，独立于渗透胁迫反应，并且RAF类激酶介导的蛋白磷酸化反应，在拟南芥和地钱中保守存在。进一步分析RAF类激酶发挥功能的机制，发现ABP1和TMK1在RAF类激酶引发磷酸化活动中是必需的。研究人员随后研究了RAF类激酶是否参与了快速的细胞和生理反应，结果发现RAF类激酶在AFB1介导的生长素响应分支中发挥作用，为了探究RAF激酶是否引起了生长素介导的细胞质流动加速现象，对拟南芥和地钱raf突变体进行分析和功能验证，最后得出结论，RAF类蛋白激酶可以将生长素介导的快速磷酸化反应和细胞质流动联系起来。
综上所述，该研究发现了一条古老且分布广泛的植物快速响应生长素分子的信号通路，这条通路在整个绿色植物（包括从陆生植物到藻类）中都广泛存在，该通路主要由RAF类激酶第四分支介导的蛋白磷酸化过程发挥功能，且RAF激酶介导的磷酸化过程将植物快速响应生长素的信号分子变化与胞质流动现象联系起来，为后续研究生长素快速响应与机体功能之间的关系等重要基础生物学问题的研究开启了新的篇章。
