發現調節植物氮（N）運輸的蛋白質CEPH

 

Source: Nature Plants

由於合成核酸（nucleic acid）的嘌呤（purine）與嘧啶（pyrimidine）、胺基酸（amino acid）等化合物都需要氮（N），所以氮不但是植物的必需元素，還是僅次於碳（C）、氫（H）、氧（O）的必需元素。但前三者可由二氧化碳與水取得，氮卻無法從這些生合成反應中取得，而只能從根部吸收銨（NH₄⁺）與硝酸根（NO₃^-）來取得。

在「植物的氮感應」文中，我們提到一個感應與運輸氮的蛋白質NRT1.1。這個蛋白質會因為磷酸化（活化）與去磷酸化（去活化），來調整植物對氮的吸收能力。但除了NRT1.1，植物還有另一個感應與運輸蛋白NRT2.1，負責高親和力的氮運輸。

過去的研究發現，NRT2.1在氮飢餓的狀況下會活化，讓植物可以加強氮的吸收；但是究竟是誰負責活化它，其實過去並不清楚。

最近的研究發現了一個蛋白質去磷酸酶2C（protein phosphatase 2C），稱為CEPH。CEPH會在植物缺氮時對NRT2.1的第501號胺基酸（絲胺酸）進行去磷酸化，使該酵素活化。另外研究團隊也發現，植物在缺氮的時候，會透過地上部分（shoots）傳送信息到根，使CEPH的表現量上升。

在植物的根裡面，CEPH主要表現在根的表皮與皮層。缺少CEPH基因的突變株（ceph-1，上圖右）會因為氮吸收降低，造成細胞內氮濃度下降、質量下降等現象。從這些現象可知，透過CEPH來調節NRT2.1的活性，對植物的氮吸收是非常必要的。

參考文獻：

Nature Plants,A type 2C protein phosphatase activates high-affinity nitrate uptake by dephosphorylating NRT2.1. https://doi.org/10.1038/s41477-021-00870-9