老葉的植物王國

  煙草-阿拉伯芥嫁接。圖片取自 Nature Communications 在植物科學中，嫁接是一項古老卻充滿潛力的技術。無論是為了什麼，嫁接癒合處的細胞如何認同彼此、重新連接成一體，一直是科學家想解開的謎題。 但是，要解開嫁接怎樣會成功的謎題，還真是不容易。怎麼說呢？因為嫁接處的細胞太少了，很難研究。 直到2000年，終於有了突破；最近，又有了更多新發現！ 看文章

  圖片取自： Nature Communications 自噬作用（autophagy）是生物用來汰舊換新的重要手段。 過去的研究發現，自噬作用不只是對除舊佈新很重要，對精子的發育也非常重要；自噬作用的基因缺失，會造成男生「難」生。 但是，阿拉伯芥的自噬作用基因故障的時候，小芥們好像活得挺好的？ 到底自噬作用對植物是不是也非常要緊呢？ 看文章

  種子發芽情形。 圖片來源： PNAS 植物產生種子以後，因為種子成熟時的環境不一定就適合發芽，所以種子幾乎都會進入休眠。即使如阿拉伯芥（ Arabidopsis thaliana ）這等小草，也會有一段短短的休眠期。 如果一直等下去，都沒有遇到適當的時機呢？這時候種子裡面的蛋白質就會逐漸氧化、胚乳細胞也會出現損傷，一旦這些物質累積到一定程度時，就算提供種子適當的環境條件，種子也無法發芽了。這時候，我們就會說這些種子「死」了。 會不會有一個機制，能延緩種子的「衰老」，讓種子慢點「死」呢？有科學家認為應該是有的，但是，會是哪些基因呢？ 科學家想，一個可能的候選人就是自噬作用（autophagy）的基因。過去的研究已知，自噬作用可以延緩衰老；所以如果要找能夠延緩種子「衰老」的基因，應該就是它了。 於是研究團隊挑選了兩個與自噬作用相關的基因， ATG2 與 ATG5 。 ATG2 主要參與自噬體膜的擴張和形成。它與 ATG18 一起工作，協助轉移脂質到自噬體膜上，從而促進自噬體的成熟和擴展。 ATG2 在自噬過程中的膜動態調控中起著關鍵作用，尤其是在自噬體的初始階段。 而 ATG5 是一種參與另一個複雜的自噬關鍵步驟的蛋白質。它與 ATG12 結合，並進一步與 ATG16L 形成一個複合體。這個 ATG12-ATG5-ATG16L 複合體有助於促進另一種蛋白質 ATG8a 的脂質化，這是自噬體膜擴張和封閉的一個關鍵步驟。 ATG8a 的脂質化對於自噬體的成熟和目標物的選擇性降解至關重要。 首先，研究團隊觀察少了 ATG2 或 ATG5 的突變株的種子，在長時間儲存後發芽率是否會下降。結果發現，雖然儲存30個月（兩年半）的突變株發芽率與野生種相當，但當這些種子被儲存達到66個月（五年半）時， atg 突變株種子的發芽率不到20%，而WT種子的發芽率超過60%。這意味著，缺少 ATG2 或 ATG5 ，的確會讓種子無法儲存很久。 接著研究團隊觀察氧化蛋白質的含量。在長期儲存（66個月）後，自噬功能缺陷的突變體（ atg2-1 和 atg5-1 ）種子中，氧化蛋白質的累積量顯著高於野生型（WT）種子， atg2-1 種子中氧化蛋白的累積量比野生型高出1.67倍，而 atg5-1 種子中氧化蛋白的累積量則高出2.00倍。這個結果意味著，在缺乏自噬功能...

  自噬作用。圖片來源：ChatGPT 在植物和其他生物中，自噬作用（autophagy）是一種細胞清理機制，除了可以協助細胞清除掉老廢構造之外，當個體營養不足時，細胞也會通過自噬來分解並回收其部分冗餘構造，以維持基本生命活動。 最近有研究團隊在研究 HLS1 這個基因時，發現它與自噬作用有關。 HLS1 （ HOOKLESS1 ）是因為缺少 HLS1 的植物其頂端鉤（apical hook）的形成受阻而得名。在植物生物學中，頂端鉤是一種特定的生長形態，通常在雙子葉植物的幼苗階段出現，尤其是從地下萌發的幼苗。這種彎曲結構有助於保護穿透土壤表面生長的幼苗其嫩芽（含有頂端生長點）不受損傷。 在阿拉伯芥（ Arabidopsis thaliana ）中， HLS1 基因被發現與頂端鉤的形成有關。缺少 HLS1 的植物顯示出頂端鉤發育受阻的性狀，這意味著HLS1在頂端鉤的形成和維持中扮演著重要角色。 在過去的研究發現， HLS1 與已知乙醯轉移酶（acetyltransferase）的序列有相似性。因此，它被認為可能是一種乙醯轉移酶。 研究團隊透過使用幾種測試（拉下試驗、雙分子螢光互補、免疫共沈澱）後發現， HLS1 可以直接與 ATG18a （ AUTOPHAGY-RELATED PROTEIN18a ）的蛋白質互動。 HLS1 會對 ATG18a 進行乙醯化（acetylation），這是一種後轉譯修飾，對自噬過程非常重要。乙醯化增強了 ATG18a 與另一蛋白 ATG2 的相互作用，這對於自噬體的形成是必要的。 研究團隊是怎麼發現乙醯化增強了 ATG18a 與另一蛋白 ATG2 的相互作用的呢？他們在 ATG18a–GFP /Col-0和 ATG18a–GFP/hls1-1 植物中，於缺碳狀況下偵測了 ATG2 和 ATG18a 之間的交互作用。研究團隊發現，在 hls1-1 突變株中， ATG18a 的乙醯化顯著降低，此時帶有Flag–ATG2的轉殖植物拉下植物中的ATG18a–GFP的能力減弱，這顯示 HLS1 介導的 ATG18a 乙醯化增強了 ATG2 和 ATG18a 之間的交互作用。 另外，當 HLS1 功能缺失時，植物對營養匱乏的環境表現出更高的敏感性。這可能是因為 HLS1 在促進植物自噬過程中扮演著重要角色，特別是...

 自從Clubhouse誕生後，我無意中在今年過年時發現了浩爾跟小路的《全球串連早安新聞》，發現不只是主持人厲害，聽眾中也不乏專家，所以在許多時事上往往可以聽到非常棒的見解。這讓我養成了每週一到週五（假日除外）必收聽的習慣。 當然，可能是受限於主持人的專長，所以節目比較少提到生技醫藥方面的新聞。卻沒想到在今天早上出現了〈延長壽命新發現〉的主題。 由於主持人總是在深入報導之前，會先稍微提一下這個主題到底是要說什麼；讓我在送女兒去上班（我們家只有一輛車，平常是女兒在用，但我今天要用車，所以我就要當司機）的路上，可以聽到原來是關於聯合報報導「西伯利亞冷杉」（Siberian fir， Abies sibirica ）萃取物可以有長生不老的效果，是因為它可以啟動細胞的自噬作用（autophagy）。 因為從事科普傳播已經有十多年，我一聽到這個新聞，直覺就覺得這大概又是一則過度報導的新聞。 圖片擷取自 聯合報 當然還是要讚美一下聯合報，也讚美我的同行們這些年來努力推動「負責任的報導」，所以這篇翻譯的外電最後有提了一句來源來自 國際科學雜誌「衰老」9月號 。我用了「Siberian fir」與「Aging」這兩個關鍵字查詢，就查到了 原文 ： 截圖取自 Aging 讀了一下標題與摘要就發現，這篇論文是以西伯利亞冷杉萃取物（abisil）去處理人的纖維母細胞（fibroblast），然後觀察纖維母細胞有什麼反應。他們發現處理過的纖維母細胞有幾個變化，其中之一就是會啟動自噬作用。 自噬作用是做什麼的呢？自噬作用是細胞用來清除老廢物質的途徑，可以說就像我們的垃圾場＋回收廠。但是自噬作用與長生不老有無關連？說真的，關連應該不大。 至於文章裡面提到的萜烯（terpene），它們是植物的次級代謝物（secondary metabolite），很多精油的主要成分都是它。事實上如果單獨查找「西伯利亞冷杉」，會看到可以在市面上買到它的精油。 這類的實驗其實並不難做，而纖維母細胞也是實驗室裡很常用的實驗系統。但是要從這樣的實驗應用到人體（如果真能應用的話），還有非常長的路要走。 從聯合報的報導可以看出，這篇文章應該是聯合報翻譯外電，而外電的來源應該是來自那家俄羅斯的公司Initium Pharm。我找了一下，找不到那篇外電；不過現在很多學校、機關為了彰顯自己有進度、有成果，在期刊論文發出的...