氮杂环丁烷-2-羧酸的蛋白毒性与活性氧积累有关

植物会合成多种代谢物，以在空间和资源竞争中胜过邻近生物。其中一些有毒代谢物会广泛破坏保守的分子机制，例如蛋白质生物合成。非蛋白源性氨基酸（NPAAs）是一类结构多样的代谢物，可干扰蛋白质生物合成。脯氨酸（Pro）类似物氮杂环丁烷-2-羧酸（Aze）通过在蛋白质生物合成过程中发生错误掺入而抑制植物生长。然而，Aze错误掺入后是否会触发一系列下游胁迫响应仍不清楚。在本研究中，我们考察了拟南芥在Aze处理下的形态学响应和胁迫响应。 对根部形态学响应的研究表明，Aze处理不仅会抑制根生长，还会增加根分枝。根形态的改变伴随着向地性响应的减弱。地上器官同样受到Aze影响，包括叶绿素含量降低、光合作用效率下降以及花青素含量升高。 随后，我们采用多种方法检测Aze是否诱导活性氧（ROS）积累，并观察到Aze处理后一般性ROS和H2O2均出现即时且持续的积累。当植物在添加了Pro的Aze培养条件下生长时，ROS水平恢复至正常水平，这表明减少错误掺入事件会减轻下游胁迫响应。 总之，我们发现Aze处理后会诱导一系列下游胁迫响应，从而加剧有毒NPAAs的作用。本研究阐明了NPAAs的作用机制，并为翻译错误的下游后果提供了相关信息。

植物产生多种代谢物，以在空间和资源竞争中胜过邻近生物。其中一些毒性代谢物可广泛扰乱保守的分子机制，如蛋白质生物合成。非蛋白源性氨基酸（NPAAs）是一类结构多样的代谢物，可干扰蛋白质生物合成。脯氨酸（Pro）类似物氮杂环丁烷-2-羧酸（Aze）通过在蛋白质生物合成过程中误掺入而抑制植物生长。然而，Aze误掺入后是否会触发级联式的下游应激反应尚不清楚。在此，我们研究了在Aze上生长的拟南芥的形态和应激响应。对根部形态响应的研究表明，在Aze上生长不仅会降低根生长，还会增加根分枝。根形态的改变与向重性响应减弱相关。地上器官同样受到Aze影响，包括叶绿素含量降低、光合效率降低以及花青素含量增加。随后，我们采用多种方法检测Aze是否诱导活性氧（ROS）积累，并观察到在Aze处理后，普遍ROS和H2O2均出现即时且持续的积累。当植物在补充Pro的Aze培养基上生长时，ROS水平恢复正常，这表明减少误掺入事件会降低下游应激反应。总之，我们发现Aze处理后会诱导一系列下游应激反应，从而加剧毒性NPAAs的效应。本研究阐明了NPAAs的作用机制，并提供了有关翻译错误下游后果的信息。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.06.743286v1?rss=1

🏷️ 氮杂环丁烷-2-羧酸 非蛋白源性氨基酸 蛋白质错误掺入 活性氧积累 拟南芥胁迫响应