由于植物是固着生物，它们不可避免地暴露在各种环境刺激下，这些环境刺激会引发活性氧ROS（如超氧阴离子、羟基自由基、和过氧化氢（H₂O₂））的产生和处理的快速变化。植物细胞中主要的H₂O₂清除系统是抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循环，其中抗坏血酸过氧化物酶（APX）利用抗坏血酸作为特异性电子供体催化H₂O₂转化为水。在高等植物中，不同的APX亚型可以出现在多个亚细胞区室中，包括叶绿体、线粒体、过氧化物酶体和胞质溶胶，以调节器质和细胞水平的H₂O₂。本次介绍APX的几个新功能。

1.题目：Novel insight into functions of ascorbate peroxidase in higher plants: more than a simple antioxidant enzyme.

2.杂志：Redox Biology

3.IF：11.4分

4.链接：Shengchun Li,Novel insight into functions of ascorbate peroxidase in higher plants: More than a simple antioxidant enzyme,Redox Biology,Volume 64,2023,ISSN 2213-2317.https://doi.org/10.1016/j.redox.2023.102789.

5.主要内容：

 众所周知，APX在保护植物细胞免受各种环境胁迫以及在植物生长发育中发挥着至关重要的作用。最近发现APX具有更广泛的底物特异性，并具有伴侣活性，因此参与了各种生物过程。在这篇综述中，描述了APX的抗氧化特性，并强调了它们在“抗坏血酸过氧化物酶”之外的新作用：

APX的抗氧化作用；

APX蛋白质的氧化翻译后修饰（OxiPTM）；

APX参与木质素生物合成；

APX的谷胱甘肽氧化活性；

APX作为分子伴侣发挥作用。

（1）APX的抗氧化作用

作为H₂O₂的主要代谢酶，APX是植物细胞中AsA-GSH循环中的重要酶类组分，以AsA为电子供体将H₂O₂转换为H₂O，同时H₂O₂氧化后又可通过循环还原再生（图1）。APX已被证明参与许多植物生长和发育过程，如侧根形成、根瘤发育、叶片衰老、种子发芽，以及程序性细胞死亡（PCD），并在植物对环境刺激的反应中发挥关键作用。

通常，APX和其他抗氧化酶的堆积使转基因植物更能耐受各种胁迫。例如：ZmAPX1过表达的转基因玉米植物通过降低H₂O₂水平和激活茉莉酸信号通路，增强了对玉米双孢菌的抗性；过表达AttAPX的拟南芥植物对百草枯诱导的胁迫表现出增强的抗性。

图1.APX参与的AsA-GSH。

（2）APX蛋白质的氧化翻译后修饰（OxiPTM）

APX受到多种OxiPTM的影响（图2），cytAPX是研究最好的异构体。cytAPX是通过蛋白质组学方法鉴定为硫氧还蛋白（TRX）的靶标。TRX或GSH抑制对重组cytAPX的处理其活性显著，这表明cytAPX的激活是与半胱氨酸（Cys）氧化或谷胱甘肽化相关。

影响APX的Cys-硫醇的主要PTMs包括S-亚磺酰化、过硫化、S-硝基化、S-戊二酰化、S-氰基化和S-酰基化。OxiPTM也出现在APX的Met和Tyr残基上。此外，APX的活性可以通过NO与血红素辅基的可逆结合来抑制。除了特定的位点外，H₂O₂还可以附着于APX的多个位点，如羧化作用。

图2.植物中APX的主要OxiPTM。

（3）APX参与木质素生物合成

木质素它主要由对香豆醇、松柏醇和芥子醇三种单醇组成。被III类过氧化物酶（利用H₂O₂）和/或漆酶（利用分子氧）氧化，分别形成木质素的对羟基苯基（H）、愈创木酚（G）和丁香基（S）三种单体。在木质素生物合成途径中，先前提出由两种膜结合的细胞色素P450酶（即肉桂酸4-羟基木聚糖酶和香豆素酰莽草酸3′-羟化酶）的复合物催化香豆素酸转化为咖啡酸。

最近，一种可溶性香豆素-3-羟化酶（C3H）已被鉴定为一种双功能APX（C3H/APX），它可以在远端短柄藻和拟南芥的胞质溶胶中以相当的速率氧化ASC和4-香豆素（图3）。C3H/APX的结构建模表明，4-香豆素酸盐和ASC分别在血红素辅因子的δ-和γ-边缘结合。来自高粱（双色高粱）的cytAPX（SbAPX）也被证明在ASC和H2O2存在下催化4-香豆素酸的3-羟基化。中国白杨的线粒体APX被证明具有催化木质素单体聚合的功能。

（4）APX的谷胱甘肽氧化活性

GSH可以自发地或在脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）的催化作用下将脱氢抗坏血酸（DHA）还原成ASC。然而，Chin等人（2019）报道兰花的OgAPX不仅能以抗坏血酸为底物，还能在不同的活性位点将GSH氧化生成氧化型谷胱甘肽（GSSG），并认为这种活性归属于谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性。OgAPX1的双重催化活性在拟南芥中过表达时对耐盐性和耐热性提供了更大的保护。除了OgAPX1，来自水稻、玉米和大豆的重组cytAPX还具有谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的GSH氧化活性。

图3.APX参与木质素合成和GSH功能。

（5） APX作为分子伴侣发挥作用

AtAPX1和水稻APX2（OsAPX2）还具有分子伴侣的功能。AtAPX1和OsAPX2的双重功能与其结构构象密切相关。低分子量（LMW）形式的AtAPX1和OsAPX2主要表现出过氧化物酶活性，而高分子量（HMW）复合物表现出伴侣活性。

与APX类似，2-Cys-PRX通过氧化应激将其结构从LMW改变为HMW结构，同时导致从过氧化物酶到分子伴侣的功能转换。植物中还存在其他几种氧化还原相关蛋白（如NTRC、GRXS17、TDX和TRX-h3），也会在HMW构象时表现出分子伴侣功能，但APX如何协同这几种氧化还原相关蛋白来响应氧化胁迫还有待进一步研究。

图4.APX结构和功能转换。

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