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近日，知名期刊《Plant Cell》刊登了上海大学和主要粮食作物生物学协调创新中心关于玉米Proline responding1基因的最新研究进展，文章题为“Proline responding1 Plays a Critical Role in Regulating General Protein Synthesis and the Cell Cycle in Maize”，以系统翔实的数据揭示了Proline responding1基因在调控玉米普通蛋白合成和细胞周期中所起的关键作用。
该论文通讯作者为上海大学生命科学学院教授宋任涛。宋任涛教授1992年毕业于华东化工学院（现华东理工大学）生物化学专业；1997年7月博士毕业于中国科学院上海植物生理研究所，植物分子遗传国家重点实验室，遗传学专业。1997年7月至2004年5月在美国新泽西州Rutgers大学Waksman研究所从事植物分子遗传和植物基因组学博士后研究工作。2004年6月起，任上海大学生命科学学院教授。2005年12月起任上海市能源作物育种及应用重点实验室主任。曾获2004年获美国农业部杰出成就集体奖；2004年度上海市“曙光学者”；2005年度上海市青年科技启明星，2005年度上海市“浦江人才”，2006年度教育部新世纪优秀人才，霍英东教育基金获得者。承担有国家自然科学基金、国家“863”计划、国家“973”计划，以及国家转基因重大专项等科研项目。在Nature、Science、Plant Cell、PNAS、Cell Research、Genetics、Plos One等知名学术期刊发表SCI论文40余篇，SCI引用超过2000次。
脯氨酸（Proline）是一种重要的氨基酸，在许多植物中积累，由谷氨酸和鸟氨酸合成。以前有研究表明，脯氨酸在许多植物中积累以响应环境胁迫，如干旱、高盐、高光和紫外线照射与氧化应激。众所周知，在逆境条件下，植物积累脯氨酸作为对不利条件的适应性反应。这些数据表明，脯氨酸的一个主要功能是保护发育中的细胞免受渗透破坏。然而，最近的数据表明，脯氨酸在蛋白质合成过程中，可能有一定的调控功能，并可能作为植物发育过程中的一种信号分子。脯氨酸也可能在细胞代谢中发挥重要的作用，不仅作为蛋白质的一个组成部分，也作为一个自由氨基酸。然而，所提出的脯氨酸调控功能，仍没有得到很好的描述。
在这项研究中，研究人员报道了玉米（Zea mays）经典突变体proline responding1（pro1）基因的克隆和功能鉴定。Pro1基因编码一个D1-pyrroline-5- carboxylate合成酶，其催化来自谷氨酸的脯氨酸生物合成。Pro1基因的功能缺失，可显著抑制脯氨酸的生物合成，并减少其在pro1突变体中的积累。脯氨酸不足可导致不带电荷的tRNApro AGG积累水平有所提高，触发pro1突变体中真核起始因子2a（eIF2a）的磷酸化作用，从而导致这个突变体中蛋白质合成的普遍减少。
脯氨酸不足，也能够在转录水平上，下调主要的细胞周期蛋白基因，使细胞周期阻滞，抑制细胞增殖。当外部的脯氨酸供应给突变体时，这些过程就是可逆的，表明脯氨酸在细胞周期的过渡中，发挥一个调控的作用。总之，这些结果表明，脯氨酸在植物一般蛋白质合成和细胞周期过渡的调控过程中，发挥重要的作用。
（生物通：王英）