ADP-核糖基化（ADPRylation）是真核細胞中一種多功能的可逆翻譯后蛋白質修飾系統，它參與調節(jié)包括DNA修復、程序性細胞死亡、細胞信號傳導以及對生物和非生物脅迫的反應在內的廣泛生物學過程。聚ADP核糖聚合酶（PARPs）在ADPRylation過程中發(fā)揮關鍵作用，通過附加由煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）提供的ADP-核糖分子來修飾靶蛋白質。這一反應導致蛋白質被單個ADP-核糖基團（MARylation）修飾或被不同長度和分支結構的聚（ADP-核糖）（PAR）鏈修飾。像動物一樣，植物利用PARylation過程來調節(jié)多種生物學功能，如DNA損傷反應、植物發(fā)育、RNA生物合成、植物免疫和非生物脅迫反應。

在文獻“Disruption of Poly(ADP-ribosyl)ation Improves Plant Tolerance to Methyl Viologen-Mediated Oxidative Stress via Induction of ROS Scavenging Enzymes” 中，研究者使用了病毒誘導的基因沉默（virus-induced gene silencing，VIGS）技術來抑制PARP1基因的表達，并應用藥理學抑制劑3-氨基苯甲酰胺（3-aminobenzamide，3AB）來抑制PARylation活性。通過這些方法，研究者觀察了在甲基紫精（methyl viologen，MV）誘導的氧化應激下，PARP1基因沉默和PARylation活性抑制對植物細胞的影響。

實驗中，研究者首先用MV處理煙草葉片，以誘導氧化應激反應。然后，通過VIGS技術沉默PARP1基因，并使用3AB處理植物葉片，以評估這些處理對MV誘導的氧化應激反應的影響。研究者測量了ROS的積累、細胞死亡、PARylated蛋白的積累以及抗氧化酶基因的表達。研究發(fā)現，通過VIGS沉默PARP1基因或使用3AB抑制PARylation活性，可以顯著延遲MV誘導的ROS爆發(fā)、細胞死亡和組織活力損失。這與PARylated蛋白的積累減少有關，并且與主要ROS清除酶基因表達的顯著增加相關，包括SOD、CAT、GR和APX。這些結果表明，PARylation的破壞可以通過誘導ROS清除酶來提高植物對MV誘導的氧化應激的耐受性。

在本研究中，使用試劑盒（貨號82123，LysA? Universal PARylation Assay Kit）定量檢測細胞提取物中總PARylation水平。該試劑盒采用夾心ELISA方法，使用抗PAR抗體捕獲細胞提取物中的PAR，并使用辣根過氧化物酶（HRP）標記的二抗進行檢測。通過化學發(fā)光底物產生的光信號與細胞提取物中PAR的量成正比，從而實現PARylation水平的定量分析。LysA? Universal PARylation Assay Kit在本研究中發(fā)揮了關鍵作用，為理解植物對氧化應激反應的分子機制提供了重要數據，并為未來農業(yè)生物技術應用提供了潛在的研究方向。

試劑盒（貨號82123，LysA? Universal PARylation Assay Kit）的檢測原理示意圖

MV誘導的PARylated蛋白在VIGS沉默PARP1（A）和3AB處理植物（B）的葉片內24小時后的積累。（A）兩種不同的PVX-PARP1 VIGS構建體（PVX-PARPI和PVX-PARPII），對PAR積累顯示出相似的影響。通過PVX-PARP構建體介導的煙草中PARP1基因的病毒誘導沉默與空PVX載體對照（PVX）進行了比較。（B）葉片被浸泡在含有MV（10 ?M）的溶液或不含MV的對照溶液中。