精读文献

题目《 he heat‐shock protein/chaperone network and multiple stress resistance 》

摘自 《Plant Biotechnology Journal》2017 Apr; 15(4): 405–414.

主要讲解热休克蛋白/伴侣网络与多重抗逆性的关系 ，以及HSP和HSF对转录的调控 和HSF的功能多样化，抗多应力HSF的工程设计。但是对于HSP 和HSF 对转录的调控那个图了解不是很深入，以及对于HSF的工程技术与CRISPR-Cas9的不同比较。

压力被定义为与最佳条件不同的环境制约因素，最终阻碍增长和发展。作为无梗生物，植物通常暴露在起伏不定的环境中，并能在很大程度上表现出对许多其他生物有害的条件的抗御能力。生物体在环境和遗传变异下达到表型稳定性的过程被称为“管道化”。

为了改善极端条件下的管道化，通过使用相关的遗传标记来帮助选择抗逆性性状。单抗性状已广泛导入优良品种。由于很难产生特定强度的特定应力，大多数遗传研究仍然局限于单一的抗逆性。然而，在自然界中，压力很少单独出现。转录分析导致惊人的发现，61%的双重应激诱导的基因不是由任何单一的应激引起的。单抗性状的组合大多不会导致多重抗逆性的产生。

研究多应激途径的一种方法是利用热休克蛋白(HSP)/伴侣网络。根据定义，蛋白质变性是任何压力的持续直接或间接的结果，因为压力被定义为阻碍蛋白质正常细胞功能的因素。而我们将热应激蛋白作为第一个需要研究的分子伴侣。

HSP主要功能是充当缓冲器，限制错折叠和解析聚集。通过这样做，它们将环境和遗传变异对蛋白质组的影响降到最低。

HSP转录控制的基本原理

HSP/伴侣参与热应激无关信号

     生物应力信号

有几条证据表明HSP/HSF通路参与了生物相互作用，HSP 90强烈参与抗性蛋白(R蛋白)的稳定，是正确防御信号转导大多数人类HSP 90客户端都是信号元件。

    干旱胁迫信号

关于HSP/伴侣参与干旱胁迫信号的信息很少。

     激素信号与发育

HSP 90及其伴侣还调控多种信号转导蛋白。列如，MAPK参与了许多生物学过程，从应激反应到细胞的增殖和发育

HSF功能多样化

HSFs的大量存在及其杂多齐聚对其活性的复杂调节，使得对特定功能的归属变得非常困难。

一般说来，在增强抗应力方面，最有希望的目标似乎是给定信号通路中最上游的部分，例如HSFA1b和SLHSFA 1。可能是激活信号通路的整个分支比仅激活一个下游元件更能调节响应。另一种提高抗逆性的有希望的方法将需要了解抗逆性植物生长停止的原理。在给定的信号通路中，有可能使生长抑制功能与应激保护功能脱钩。

到目前为止，大多数提高抗性的尝试都使用转基因35S启动子驱动的A类HSFs的过度表达，有时来自抗逆性物种。然而，有两个主要障碍限制了这一技术的使用。首先，转基因生物在许多国家还是不建议使用的。其次，也是最重要的，35S驱动的过度表达是不可靠的。它不会产生一个正常分布的高水平的基因表达，并可能受到基因沉默。

CRISPR-Cas9（基因编辑技术）的优势在于，需要大量的杂交才能在竞争的品种中导入一个突变。此外，用于耕作的诱变剂在基因背景中引入许多不必要的突变，这些突变需要“清理”。在这方面，CRISPR-Cas9的基因组编辑将更清洁、更快。尽管如此，CRISPR-Cas9仍然依赖于转基因DNA的插入，可能被认为是一种转基因，并受到同样的调控，即使最终产品不包含任何转基因。

无论如何，突变增强hsf的表达或活性无疑是构建耐多药作物的有价值的靶点。