植物蛋白质SUMO化修饰体外高效检测系统

蛋白质SUMO化修饰是一种调控蛋白命运的关键修饰方式, 广泛参与植物生长发育及逆境胁迫响应。SUMO化修饰过程主要由激活酶(E1)-结合酶(E2)-连接酶(E3)组成的级联酶促反应催化, 其关键酶组分将SUMO分子缀合至底物蛋白的赖氨酸残基, 形成共价异肽键以完成SUMO化修饰过程。该文报道了1种植物蛋白质SUMO化修饰体外高效检测系统, 通过在大肠杆菌(Escherichia coli)中构建拟南芥(Arabidopsis thaliana) SUMO化修饰的关键通路实现对底物蛋白的SUMO化修饰, 结果可通过免疫印迹进行检测。该系统可以简化植物蛋白质SUMO化修饰的检测流程, 为植物细胞SUMO化修饰的功能研究提供了有力工具。     

泛素化修饰调控脱落酸介导的信号途径

泛素化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰,通过调节蛋白的活性和稳定性等影响其功能的发挥,在真核生物的生命过程中具有非常重要的作用。泛素化修饰通过精细地调控植物激素脱落酸(abscisic acid, ABA)的合成和信号转导过程的关键因子,影响植物对ABA的响应,参与植物生长发育过程及对干旱、盐和冷胁迫等不良环境的应答。本文概述了植物中泛素化修饰的相关组分(包括泛素连接酶E3、泛素结合酶E2、26S蛋白酶体)和内膜运输相关蛋白,以及这些蛋白调控ABA合成和信号转导过程的最新研究进展,提出该研究领域需要解决的新问题,以期为相关领域的科研人员进一步了解翻译后修饰如何调控激素信号的转导途径提供参考。     

m6A修饰与植物RNA病毒侵染

N⁶-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine, m⁶A)是真核生物m RNA中丰度最高的RNA转录后化学修饰. RNA的m⁶A修饰主要由甲基化转移酶(writers)、去甲基化酶(erasers)以及阅读蛋白(reader proteins)共同调控.近年的研究表明, m⁶A修饰在植物病毒侵染中发挥了重要作用,相关调控机制成为植物病毒领域的研究热点.本文概述了植物RNA m⁶A修饰相关蛋白的基本组成和m⁶A修饰的检测技术,重点阐述了m⁶A修饰在植物与RNA病毒互作中的作用,并提出了今后植物RNA病毒m⁶A修饰功能研究的方向.     

S-谷胱甘肽化修饰的研究进展

S-谷胱甘肽化(S-glutathionylation)是谷胱甘肽和靶蛋白半胱氨酸残基之间形成混合二硫化物的过程.由于其能调节靶蛋白功能,因此也属于蛋白质翻译后修饰.与其相对应,蛋白质的去谷胱甘肽化可由谷氧还蛋白(Grx)催化.因此,S-谷胱甘肽化修饰也被认为是一种防止蛋白质半胱氨酸巯基发生不可逆修饰的保护机制.由于该修饰还会改变含有巯基的氧化还原敏感型蛋白的结构与功能,因此也属于蛋白质功能调节的重要方式.哺乳动物细胞中S-谷胱甘肽化水平的改变与许多病理机制有关,但S-谷胱甘肽化在植物中的研究还处于起步阶段.本文综述了蛋白质的S-谷胱甘肽化的反应机制、检测方法、生理作用的相关研究进展,最后还提出今后研究中要解决的重要问题.     

通过细胞内的靶向定位大幅度提高外源蛋白在转基因植株的积累水平

通过体外操作,对豇豆胰蛋白酶抑制剂(cpti)基因进行修饰,获得了一个融合蛋白基因(sck).该基因是在cpti基因的基础上,在其5'端添加了信号肽编码序列,在3'端添加了内质网滞留信号编码序列,旨在引导基因转译产物进入细胞内质网,并最终滞留在内质网及其衍生的蛋白体内.用sck基因转化烟草(Nicotiana tabacum L.),对获得的转基因植株进行ELISA检测.结果表明,含有修饰基因的转基因烟草CpTI蛋白含量有明显提高,比转未修饰cpti基因烟草平均高出2倍,最高单株可达4倍以上,同时转基因植株的抗虫性也有了显著的提高.结果表明,采用外源蛋白靶向定位的策略,可大幅度提高外源蛋白在转基因植物细胞内的积累量,在植物基因工程研究中具有广泛的借鉴意义.     

Biosource公司用植物生产疫苗获得成功

Biosource Technologies公司和马里兰州贝塞斯达纳瓦尔医学研究所的研究人员协作研究,获得了位于重组烟草花叶烟草花叶病毒组(TMV)表面的疟疾表位。他们用遗传工程方法,使疟疾序列在TMV外壳蛋白内表达。将筛选的B-细胞疟疾表位插入TMV外壳蛋白表面环状区或与其C-末端融合。用任意一种形式的这种修饰过的病毒侵染烟草植株时,都产生高浓度外壳蛋白。Thomas Turpen及其同事认为,重组植物病毒有可能满足大规模及有经济效益地生产亚基疫苗(易于贮藏及管理)的需要。一般情况     

PcG蛋白在干细胞调控中的作用

PcG (polycomb group)蛋白作为一种表观遗传修饰系统,在动物和植物中具有 保守性.从功能上讲,PcG蛋白可以分为PRC1（polycomb repressive complex 1）和 PRC2（polycomb repressive complex 2）两个核心蛋白复合体. PRC2含有组蛋白甲 基化酶的活性,而PRC1在泛素连接酶E3介导的组蛋白泛素化中发挥作用,二者通过对 组蛋白的修饰控制靶基因转录. 近来研究表明,PcG蛋白对干细胞数量维持和命运转变 有重要的调控作用,其成员表达失调或缺失导致许多恶性肿瘤的发生或导致植物细胞 丧失分化能力、形成愈伤组织. 本文简要综述了PcG蛋白的组成及其在干细胞调控中 的作用.     

用植物细胞生产重组蛋白

京都大学水学部植物病理学教授古泽(?)男等小组利用一种花叶病毒(BMV),在植物细胞大量生产重组γ干扰素(IFNγ)(全蛋白量的10%)成功。用再现的植物体追试这项结果,可开发在大田生产重组蛋白的分子农业。该氏估算完成这项技术制造重组蛋白每1克约2～3日元。分子农业是比利时 PlantGenetic System 公司提倡的技术,1989年该公司利用油菜籽白蛋白基因,生产低分子的脑内肽获得成功。麒麟啤酒公司与帝京大学共同以烟草花叶病毒为载体用烟草生产脑啡肽。用这种方法只能生产5个氨     

孟山都公司通过rDNA培育出抗除草剂的植物

孟山都公司(圣路易斯,密苏里)的Robert Fraley和Dilip Shah对参加1985年11月2日在佐治亚州萨凡纳召开的首届植物分子生物学国际会议的代表说,碧冬茄和烟草植物经遗传操作可抗草甘膦(该公司研制的“Roundup”除草剂中的一种活性组分)。该公司小组成功地将一种用于EPSP合酶(5-enol pyruvyl shikimate-3-phosphate synthase)生产的经修饰的植物基因插入到植物细胞染色体中,能使EPSP大量产生,从而对草甘膦具有抗性。EPSP是杂草中一种受草甘膦抑制的酶,这种酶与3种氨基酸的产生有关,这3种氨基酸对     

用免疫亲和层析法纯化萝卜 PHGPx 天然蛋白

萝卜磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶 (RsPHGPx) 是一个定位于线粒体的蛋白质 . 为了阐明该蛋白质线粒体定位信号的准确切割位点,采用了免疫亲和层析方法纯化天然的 RsPHGPx. 用重组 RsPHGPx 蛋白免疫兔子获得了抗 RsPHGPx 的多克隆抗血清,以重组 RsPHGPx 蛋白为配体,采用亲和层析技术对抗血清进行了纯化,得到了单特异性的抗 RsPHGPx 的抗体 . 将纯化好的抗体偶联到一个 N- 羟基琥珀酰亚胺 (NHS) 预先激活的琼脂糖柱子上,装配成一个以单特异性的抗 RsPHGPx 抗体为配体的免疫亲和层析柱 . 经过对纯化条件的摸索和优化,形成了一个简单、特异的一步法纯化方案 . 按照该方案,从萝卜幼苗线粒体总蛋白质提取物中纯化到一个分子质量与预期值相一致的特异蛋白质 . 免疫印迹分析表明,该蛋白质被抗 RsPHGPx 的抗血清特异识别 . 酶活性分析表明,该蛋白质具有显著的 PHGPx 活性 . 这些结果表明,纯化到的特异蛋白质是萝卜的 RsPHGPx 天然蛋白 . 这是首个关于定位于植物细胞器的 PHGPx 蛋白纯化的报道 . 这一结果为准确测定 RsPHGPx 信号肽的切割位点奠定了基础,并将有助于对植物 PHGPx 的亚细胞定位机制及其生理功能的深入研究 .     

通过细胞内的靶向定位大幅度提高外源蛋白在转基因植株的积累水平

通过体外操作,对豇豆胰蛋白酶抑制剂(cpti)基因进行修饰,获得了一个融合蛋白基因(sck)。该基因是在cpti基因的基础上,在其5’端添加了信号肽编码序列,在3’端添加了内质网滞留信号编码序列,旨在引导基因转译产物进入细胞内质网,并最终滞留在内质网及其衍生的蛋白体内。用sck基因转化烟草(Nicotiana tabacum L.),对获得的转基因植株进行ELISA检测。结果表明,含有修饰基因的转基因烟草CpTI蛋白含量有明显提高,比转末修饰cpti基因烟草平均高出2倍,最高单株可达4倍以上,同时转基因植株的抗虫性也有了显著的提高。结果表明,采用外源蛋白靶向定位的策略,可大幅度提高外源蛋白在转基因植物细胞内的积累量,在植物基因工程研究中具有广泛的借鉴意义。     

植物甲基化类黄酮及其O-甲基转移酶研究进展

植物类黄酮是重要的药用成分,其生物学功能与化学结构密切相关.O-甲基化修饰可提高类黄酮的稳定性、蛋白亲和力和生物利用度,从而增强其药用活性.O-甲基转移酶(O-methyltransferase)催化类黄酮合成O-甲基化衍生物,是类黄酮代谢途径中的关键修饰酶.本文综述了植物O-甲基化类黄酮的化学结构、药用功能及其药用价...     

用重组烟草大量生产生长激素

《日经生物技术》2000年3月13日号第12页报道：美国孟山都公司使用基因重组烟草大量生产生长激素。其产量相当于传统技术的300倍以上。详细情况见Nature Biotechnology杂志2000年3月号333页。 进行这项研究的是美国孟山都公司的子公司Agracetus公司。其最大特点是不仅向植物细胞核导入基因,而且还向叶绿体等细胞内小器官染色体中导入基因。 向植物细胞内100多个质体导入基因的技术是Agracetus公司和同样也是美国孟山都公司子公司的美国Calgene公司等共同开发的。该技术可称得上是进行超大量蛋白表达的关键技术。如果质体是来自母亲的,只遗传给下代,就不会通过雄性生殖器官-花粉传播。因此,可以避免花粉扩散,向近缘野生生物导入基因的危险。当然也有希望成为知识产权保护技术。这项成果可以说向实现植物物质生产技术-分子农业迈出了一大步。 据报道,可在叶绿体核蛋白体RNA操纵子和叶绿体表达基因-psbA启动子的下游构建泛琨素(工ビキチン)与生长激素的融合蛋白,然后使用基因枪向同源重组烟草的叶细胞叶绿体中导入基因。用细胞内泛琨素蛋白酶切断融合蛋白可分离出生长激素,叶绿体蛋白蓄积量(即可溶性蛋白)高达7％,而现已有用植物表达激素的例子,但其蓄积量只有O．1％。结果证明,除融合蛋白可用蛋白酶切断并再现生长激素内的2硫键外,还通过培养细胞系确认生长激素蛋白具有细胞增殖活性的蛋白。孙国凤     

植物同源结构域指蛋白在拟南芥等十字花科植物春化作用途径中的功能

春化低温处理可以使拟南芥等十字花科植物提前开花,该过程中涉及到一个重要的植物同源结构域指(PHD-finger)蛋白VERNALIZATION INSENSITIVE3(VIN3)。PHD-finger结构域是真核生物中一种进化保守的锌指结构域,通常参与蛋白质之间的相互作用,特别是对核小体组蛋白进行甲基化、乙酰化、磷酸化等修饰。在春化处理过程中,VIN3及其同源基因编码的蛋白都具有PHD-finger结构域,该结构域通过对开花抑制基因FLOWERING LOCUS C染色质组蛋白进行H3K9、H3K27甲基化、H3K9和H3K14去乙酰化等修饰,调节FLC染色质结构状态,使其从松弛状态转变为高度凝缩状态而关闭其功能,从而影响FLC转录活性进而促进开花。以下综述了拟南芥等十字花科植物春化作用途径中PHD-finger蛋白的功能,并且概述了春化作用机制。     

蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰对tau蛋白磷酸化修饰的影响

蛋白质的O位N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)糖基化修饰是一种新近发现的广泛存在于细胞核蛋白与细胞浆蛋白的蛋白质翻译后修饰.其性质与经典的膜蛋白和分泌蛋白的糖基化修饰不同,而与蛋白质磷酸化修饰更相似.O-GlcNAc糖基化和磷酸化均修饰tau蛋白的丝氨酸和苏氨酸残基,通过改变O-GlcNAc糖基化供体底物浓度以及其关键酶活性等方法,改变分化后成神经细胞样的PC12细胞中的蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰水平,然后用特异性识别不同位点磷酸化的tau蛋白抗体,进行蛋白质印迹分析来检测tau蛋白磷酸化水平的变化.结果发现细胞内蛋白质O-GlcNAc糖基化对tau蛋白磷酸化的影响,在不同的磷酸化位点其影响不同.增加蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰导致tau蛋白大多数磷酸位点的磷酸化水平降低,反之亦然.这些结果说明,tau磷酸化在大多数位点受到O-GlcNAc糖基化修饰的负性调节.这一研究为阐明调节tau蛋白磷酸化水平的机理和阿尔茨海默病脑中tau异常过度磷酸化的分子机制提供了新的线索.     

烟曲霉蛋白质分泌载体的构建及酸性磷酸酯酶的细胞定位

[目的]在酵母细胞中蛋白质的糖基磷酸肌醇化(GPI)修饰是将GPI定位于细胞膜或细胞壁的信号.目前已对酵母GPI蛋白的细胞定位信号有一定了解,但对丝状真菌GPI蛋白的定位则了解甚少.AfPhoA是丝状真菌烟曲霉(Aspergillus fumigatus)的酸性磷酸酯酶,是GPI修饰的蛋白.该蛋白首先分离自细胞膜,随后又发现该蛋白与细胞壁结合.分析其C-端序列也未发现已知的定位信号,因此目前还不能确定其细胞定位.[方法]我们以绿色荧光蛋白(GFP)作为报告分子,将AfPhoA的C-端序列与GFP的C-端融合后检测融合GFP的细胞定位.[结果]我们用烟曲霉几丁质酶AfChiB1的启动子和N-端信号肽构建了可在烟曲霉中分泌表达GFP的表达载体pchiGFP.在此基础上将AfPhoA的C-端与GFP融合,融合质粒与pCDA14共转化烟曲霉后筛选到一株转化子.该转化子可表达融合GFP,在诱导和非诱导条件下,融合GFP均主要分布在细胞膜上,随培养时间的延长,融合GFP在细胞壁上也有少量分布;在培养上清液中只能检出约30KD的GFP融合蛋白,而没有完整的GFP融合蛋白,推测为从GPI锚上水解释放的.[结论]我们的研究结果表明,AfPhoA蛋白GPI修饰的作用是使该蛋白定位于细胞膜.本研究不仅初步确定了AfPhoA蛋白GPI修饰的细胞膜定位功能,而且为烟曲霉基因与蛋白质功能的研究建立了一个有效表达系统.     

植物蛋白质O-糖基化修饰的研究进展

糖基化是最主要的蛋白质翻译后修饰方式之一,主要有N-糖基化、O-糖基化和糖基磷脂酰肌醇锚定修饰三种类型。在植物细胞中, O-糖基化修饰广泛发生,它不仅参与蛋白质转录调节、信号转导,还与细胞壁合成等生物学过程紧密相关。在多种O-糖基化修饰类型中, O-N-乙酰氨基葡萄糖(O-GlcNAc)糖基化修饰结构独特、易于检测和表征,因此已经有许多相关技术实现了对其的表征。然而,其他类型O-糖基化修饰蛋白的结构和功能仍有待更全面的研究。该文综述了植物蛋白中不同类型O-糖基化修饰的相关研究进展,总结了植物O-糖基化修饰蛋白检测技术的优缺点,最后展望了这些技术在植物蛋白质O-糖基化修饰研究中的应用前景。     

植物细胞中蛋白脂酰化修饰的生物学功能

蛋白脂肪酰化修饰是蛋白翻译修饰的重要形式,在细胞信号转导、生长发育和代谢等过程中发挥着重要的作用。N-肉豆蔻酰化和S-酰化是脂肪酰化修饰的两种主要形式,长链的脂肪酸被共价结合到蛋白质上,使蛋白结构发生变化,从而影响细胞的一系列生理作用。近年来,相比于真菌和动物细胞中蛋白脂肪酰化修饰的功能研究而言,植物蛋白质脂酰化修饰及其生物学功能的研究相对较少,且两者并不完全相同,引起了研究人员的广泛关注。研究发现,植物蛋白质N-肉豆蔻酰化和S-酰化修饰过程中分别需要相对应的豆蔻酰基转移酶和S-酰基转移酶来催化,通过对两种转移酶缺失的突变体的研究发现,这两种酰基转移酶的活性与植物种子萌发、花期长短及表型正常化有关;N-肉豆蔻酰化和S-酰化蛋白通过疏水性的酰基键插入膜上相应的位置,进行膜锚定;参与调控植物生长、信号转导及免疫应答等过程。综述了近年来N-肉豆蔻酰化和S-酰化在植物细胞生物学功能中的研究进展,并对植物G蛋白偶联受体(GPCRs)脂质修饰在感知细菌信号分子N-酰基高丝氨酸内脂(AHLs)过程中的作用进行了讨论,旨在为采用遗传干预技术提高农作物生产、优质及抗逆提供理论指导。     

用重组DNA技术大量生产尼龙66原材料

日本Asahi化学工业有限公司研制了一种rDNA细菌以大量生产己二酸,该酸是尼龙66的原材料,其前体环已醇是氧化节杆菌细菌的天然代谢产物. 反应涉及到四种酶,包括6-羟基己酸脱氢酶(HCADH),但在氧化节杆菌细菌中此HCADH量太低以至于不适于大量生产.Asahi公司通过对编码HCADH的基因修饰解决了此问题,从而使细菌产生了一种经过修饰的HCADH,在322位由异亮氨酸替代缬氨酸.这种经过修饰的HCADH比天然HCADH更有活性,且稳定性亦强两倍.当应用于生物反应器时,此改良细菌能显著提高环己醇向己酸的转化率.尽管该技术是非常成功的,但该公司尚未立即计划从目前Nobeoka工厂己酸生产转向别的方向.     

酪氨酰蛋白磺基转移酶与植物蛋白质硫酸化修饰

蛋白质硫酸化是一种翻译后修饰,该修饰使分泌蛋白或膜蛋白具有成熟的生物学功能,在植物的生长发育中发挥重要的作用。催化这一修饰的酶是酪氨酰蛋白磺基转移酶（tyrosylprotein sulfotransferase, TPST）,它将底物3′-磷酸腺苷-5′磷酰硫酸（PAPS）的磺酸基团转移到蛋白质的酪氨酸残基上。近年来,随着植物中TPST的克隆,已有3个家族的植物多肽被发现存在硫酸化修饰。本文综述了植物TPST的生化特性与功能,介绍了植物TPST的3个底物多肽家族及其参与的分子信号途径。