分子一酸化窒素 (NO; 別名窒素酸化物または窒素一酸化窒素) は、窒素循環の一部であることは長い間よく知られています。 1998 年のノーベル生理学・医学賞は、NO が 1992 年に Science 誌によって Molecule of the Year と宣言されて以来、心血管シグナル伝達分子としての NO の役割を発見したことに対して授与されました。
過去 30 年間で、この分子は、動物と植物の両方における多くの生理学的および病理学的プロセスの研究の中心となっています。主な理由は、通常の生理学的または不利な環境条件下で、NO が細胞、組織、器官などのさまざまなレベルで多面的な機能を持っているという事実による可能性があります。何年にもわたって、NO への注目は、大気汚染への寄与のみに集中していました。なぜなら、NO は二酸化窒素と共に、大気の質と植物の成長に影響を与える窒素酸化物のグループを構成するからです.
しかし、1987 年に 2 つの独立したグループが、内皮由来の弛緩因子として指定された NO が血管拡張の調節に関与していることを確認しました。 Fewson と Nicholas が 1960 年に最初の報告を発表し、微生物と高等植物が NO を窒素代謝の中間体として使用できることを示したことは言及する価値があります (Fewson と Nicholas、1960 年)。 1990 年代までに、有益な微生物との相互作用、病原体に対する防御、および有害な環境ストレスのメカニズムに関与する植物細胞の NO 機能に関する研究が開発されました。
一方、急速な都市化と工業化に伴い、世界中の重金属汚染が予想外に増加し、人間の健康への潜在的なリスクを悪化させており、特に腎臓や免疫機能を混乱させ、癌を引き起こすことさえあります.最新の調査では、中国の国家土壌環境品質基準 (NSEQSC GB 15618-1995) によると、カドミウム (Cd) で汚染された土壌が土地の 7% 以上を占めており、中国で最も深刻な問題の 1 つになっていることが示されました。カドミウムは、植物の成長に必須ではない要素として、「フェントン-ハーバー-ワイス」反応を介して細胞のレドックス恒常性を乱し、活性酸素種 (ROS; スーパーオキシドラジカル、過酸化水素、一重項酸素など) を破裂させることができます。 、植物の酸化ストレスの活性化をもたらし、酸化ストレスの生成をもたらします。今日まで、S-ニトロソグルタチオン、S-ニトロソグルタチオンレダクターゼ、およびタンパク質チロシンニトロ化ペルオキシナイトライト（反応性窒素種またはRNSとして設計されている）などのNOおよびNO由来分子と植物 - 金属相互作用におけるROSとの関係について記録された情報はほとんどありません。 .
これらの課題を考慮して、私たちの研究の主な目的は、シロツメクサを研究対象の植物として使用して、Cd ストレス下での RNS と ROS の代謝メカニズムの最初の調査を行い、それらの潜在的な相互関係の理解を深めることでした。したがって、私たちの研究では、次のように3つの仮説が調査されました。 (ii) Cd が酸化ストレスを引き起こす場合、NO を介した翻訳後修飾は、アスコルビン酸 - グルタチオン サイクル (またはホワイエ - ハリウェル - アサダ経路と呼ばれる) の機能と遊離アミノ酸代謝を損なう。 (iii) ROS および RNS ファミリーはどちらも、Cd 誘導植物のニトロ酸化ストレス応答を調節する厳密な代謝相互作用によって特徴付けられます。
私たちの研究によると、RNS と ROS シグナル伝達経路の間の相互相互作用が Cd ストレスを受けた植物に存在することがわかりました。一方で、Cd は脂質の過酸化と ROS の蓄積を引き起こし、酸化ストレスを引き起こします。一般に、Cd は 3 つの可能な経路を介して ROS バーストを引き起こします。 (2) カルシウムイオンの調節的役割をブロックします。または（3）ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH）オキシダーゼを増強します。 ROS の過剰生産に対応するために、抗酸化酵素、NADPH 生成デヒドロゲナーゼ、遊離アミノ酸などの抗酸化システムが ROS 調節のために働きます。
一方、ペルオキシナイトライトは、NOとスーパーオキシドラジカルとして反応して生成され、タンパク質のチロシンニトロ化を媒介することが確認されています。この RNS は、二酸化炭素と反応し、生理学的条件下で強力なニトロ化剤である炭酸塩と二酸化窒素にさらに分解する効果的な酸化剤と考えられています。この点で、RNS は S による翻訳後修飾を介して標的タンパク質を変更できます。 -ニトロシル化およびチロシンのニトロ化。同時に、NO は還元型グルタチオンと反応して S-ニトロソグルタチオンを生成し、これはトランスニトロシル化のプロセスを通じて他のペルオキシソーム酵素に影響を与えます。この結果は、Cd ストレスを受けた植物における ROS と RNS の関係を明確に確認する包括的な代謝産物の証拠を提供し、ニトロ酸化ストレスに応答した ROS と RNS の調節的役割をサポートし、金属ストレスを受ける 2 つのファミリー間の相互作用の詳細な理解を提供します.
これらの調査結果は、Trifolium repens における一酸化窒素と活性酸素の間のシグナル伝達クロストークというタイトルの記事で説明されています L. 植物のカドミウム ストレスに対する応答、最近ジャーナル Environmental Pollution に掲載 .この作業は、四川農業大学の Shiliang Liu、Rongjie Yang、Xi Li、Mingyan Jiang、Bingyang Lv、Mingdong Ma、Qibing Chen と Motilal Nehru National Institute of Technology Allahabad の Durgesh Kumar Tripathi によって実施されました。
表紙の写真:RNS と ROS の相互作用を示す中国の伝統的な陰陽図。中国の哲学では、陰と陽は、一見正反対または相反する力が、自然界で実際に補完的であり、相互に関連し、相互に依存している可能性があること、およびそれらが相互に関係するときにどのようにお互いを生み出す可能性があるかを説明しています.
