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脱落酸(Abscisic Acid,ABA)是植物中广泛存在的一种调节激素,它在植物种子休眠、幼苗生长发育、多种生物(如病原菌)和非生物(干旱、寒冷和高盐等)应激过程中都起到重要调控作用。
近年来,越来越多的研究发现许多动物中也存在ABA,包括海绵、水螅、人寄生虫和多种哺乳动物组织和细胞,并参与相应的应激反应、组织生长、炎症调节、糖代谢等信号调节通路中。ABA在这些通路中的信号作用方式与植物类似,首先ABA与细胞膜上的特异性蛋白结合,激活ADP核糖环化酶,从而提升胞内cADPR的表达,增加胞内Ca2+浓度,并进一步激活一系列下游信号反应。这些发现表明ABA可能作为一个普遍的信号分子,广泛参与调节植物和动物对环境的应激反应。
本实验建立了动物脑组织中ABA的提取和检测方法,研究了大鼠不同脑区ABA含量的特异性分布。结果发现,ABA在前额叶、左右海马和下丘脑不同脑区的含量不同,其中以下丘脑中含量最高,为18.1±1.9ng/g组织鲜重。实验进一步以强迫游泳和束缚两种急性应激方式,研究了大鼠大脑中ABA含量随应激的变化。结果表明,在前额叶和海马中,急性束缚1小时后ABA含量约增加到对照组2倍水平,而下丘脑ABA含量却明显下降。另外,不同应激条件下,下丘脑内ABA的变化趋势与前额叶和海马相反。急性应激下,大鼠血浆皮质酮水平、下丘脑CRF和c-fos的基因表达上调。相关性分析显示,c-fos的表达变化与皮质酮的水平变化呈正相关,与下丘脑ABA水平变化呈负相关。这些结果显示,大鼠大脑中存在ABA,下丘脑可能是ABA的分泌或作用中心,而且ABA信号在下丘脑与其他脑区的可能作用方式或时间尺度存在差异。
生物信息学手段对ABA植物中重要信号蛋白ABI1、ABI3和ABRE/ABF的比对检索发现,人源蛋白PPM1B、RNC3和ATF6与上述分子具有高度相似的氨基酸序列,相似度分别为49%,39%,60%。对筛选出的假定人ABA相关蛋白的mRNA表达研究显示,24小时20μM ABA培养神经元母细胞瘤细胞系BE(2)-C能显著降低以上蛋白的表达。我们推测这些候选蛋白和ABA的信号通路存在某种直接或间接的交叉关联。
为探索ABA在组织和细胞中的定位情况,进行了ABA免疫组织化学和细胞免疫荧光实验。巨噬细胞ABA免疫荧光染色结果显示,ABA主要定位于细胞膜和胞浆,无特异性胞核着色。这与前述细胞内ABA的作用方式和早期玉米中ABA免疫组化结果吻合。