植物鞘脂結構復雜多樣，是構成生物膜的主要成分，也是細胞中重要的生物活性分子，參與多種信號轉導途徑，在植物調控生長發育、應對生物和非生物脅迫過程中發揮著重要作用。神經酰胺作為鞘脂代謝的中心分子，其含量變化往往會影響到整個鞘脂代謝的穩態。ACCELERATED CELL DEATH5（ACD5）編碼擬南芥神經酰胺激酶，該酶的缺陷突變體acd5在生長后期大量積累神經酰胺，并且伴有自發性細胞死亡表型，以及水楊酸（salicylic acid, SA）水平的升高。在acd5中，神經酰胺誘導的細胞死亡依賴于SA途徑，但具體的分子機制及其它相關植物激素在鞘脂相關細胞死亡過程中的功能仍不清楚。
近日，我校生命科學學院姚楠教授課題組研究發現，ENHANCED DISEASE SUSCEPTIBILITY 1 (EDS1)及其互作蛋白PHYTOALEXIN DEFICIENT 4 (PAD4) 參與鞘脂代謝和鞘脂相關細胞死亡過程（圖1）。在acd5背景下，EDS1、PAD4或SID2功能的缺失抑制了突變體的細胞死亡表型與神經酰胺積累。研究通過對神經酰胺合酶LOH2酶活的檢測，證明了EDS1、PAD4和SA參與長鏈神經酰胺代謝和神經酰胺誘導的細胞死亡。這些結果表明， EDS1和PAD4通過SA依賴和SA不依賴途徑介導神經酰胺（尤其是長鏈神經酰胺）代謝及其相關的細胞死亡。
圖1. EDS1/PAD4在神經酰胺相關細胞死亡過程中的功能
同時，姚楠教授團隊還揭示了茉莉素（jasmonate, JA）途徑參與調節鞘脂代謝并作用于神經酰胺誘導的細胞死亡過程（圖2）。研究發現，JA處理誘導擬南芥體內神經酰胺和羥基神經酰胺的積累，這一誘導功能依賴于JA信號轉導關鍵蛋白COI1。研究證明了JA參與調節神經酰胺代謝相關基因的表達，通過JA下游關鍵轉錄因子MYC2對神經酰胺代謝關鍵酶編碼基因的啟動子活性進行調控。
圖2. JA途徑參與調控鞘脂代謝及神經酰胺誘導的細胞死亡
相關研究成果先后在線發表在植物科學Plant Journal和Plant Physiology雜志上，我校生命科學學院博士后曾鴻運和博士生黃驪群分別為兩篇論文的第一作者，姚楠教授為通訊作者，肖仕教授，博士生劉宇、陳定康、鮑赫楠，博士后尹健、楊玉冰等為論文的共同作者。研究得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、中山大學群體項目的資助。
