植物中SWEET基因家族研究进展

SWEET基因家族是一个新的糖转运蛋白,具有2个MtN3/saliva跨膜结构域,从单细胞的原生生物到高等的真核生物中均有出现。目前对该家族功能研究较少,尽管基于MtN3/saliva的不同类型的基因已经被确定,但确切的生物学功能与该跨膜结构域的分子功能仍有待研究。近来的研究表明MtN3/saliva/SWEET基因可能作为糖转运蛋白或通过与离子转运蛋白的互作促进离子转运,调节不同的生理过程,在包括转运糖类、发育、环境适应性、宿主-病原体的相互作用中发挥作用。本文介绍了MtN3/saliva/SWEET基因结构功能的最新研究进展,将为阐明其在不同植物中的功能提供分子基础。     

VIGS技术鉴定木薯糖转运蛋白Mesweet18的功能研究

糖转运蛋白（sugar will eventually be exported transporter,SWEET）在植物运输糖类、生殖和发育、逆境性、与病原体互作等方面发挥着重要作用。选择木薯糖转运蛋白Mesweet18基因沉默的靶基因区域,通过病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术注射木薯SC9的盆栽苗叶片。qRT-PCR结果表明,Mesweet18在沉默植株中的表达量显著下调,分别是对照的46.80%、30.23%、21.12%。叶片叶绿素和可溶性糖含量检测结果表明,与对照相比,叶绿素a、b和总含量均出现不同程度的下降,蔗糖和果糖含量显著增加,而葡萄糖含量出现轻微下降。研究Mesweet18在木薯中的分子功能,为深入研究糖转运蛋白SWEET在木薯中的分子机制奠定了基础。     

南瓜SWEET蛋白家族的全基因组鉴定与进化分析

SWEET(sugar will eventually be exported transporter)家族是一种新型的糖转运体,该家族基因在碳水化合物运输、发育、环境适应性和寄主-病原相互作用等多个过程中发挥着重要作用.为更好地了解南瓜发育的分子机理,该研究基于已知的南瓜基因组数据库,利用生物信息学方法对中国南瓜SW...     

拟南芥养分离子转运蛋白研究进展

养分离子的跨膜转运是细胞获取养分的重要环节,亦是植物在组织和器官水平上进行养分吸收运移的基础。文中综述了拟南芥中养分离子转运蛋白在基因克隆、序列与结构分析、功能鉴定、表达与调控方面的研究进展,其中着重讨论了这些转运蛋白在氮、磷和钾等营养元素吸收、运输、分配中的作用。     

Reticulons家族蛋白研究进展

Reticulons（RTNs）蛋白是一类广泛存在于真菌、植物及动物等真核生物的膜蛋白,主要定位于内质网,尤其是管状内质网,原核生物中至今尚未发现其同系物。哺乳动物基因组中有RTN1、RTN2、RTN3及RTN4共四类相互独立的基因,因启动子及选择性剪接方式不同每个基因可产生不同转录本。RTNs家族成员氨基端序列高度可变且大小显著不同,羧基端的约200个氨基酸残基则高度保守,被称为内质网蛋白同源结构域（reticulon-homology domain,RHD）。RTNs高度可变的氨基端赋予其各成员物种特异性及细胞特异性的功能,羧基端的RHD则是其执行基本细胞功能的基础。越来越多的研究结果表明,RTNs可参与蛋白转运、参与膜结构形态发生或稳定及细胞分裂、构成内质网膜通道或转运体、调节细胞凋亡、调节β分泌酶（β-site APP cleaving enzyme1,BACE1）活性及抑制神经再生等。该文就RTNs家族各成员基因和蛋白的结构特性以及功能特点的研究进展进行简要综述。     

LIM蛋白家族的研究进展

LIM蛋白是分子结构中含有一个或多个LIM结构域的蛋白质家族,该家族中的蛋白质通过其LIM结构域与某些结构蛋白,激酶,转录调控因子等多种蛋白质相互作用,对某些基因的表达,细胞分化与发育,细胞骨架形成等发挥重要调控作用。本文介绍LIM蛋白家族的分类与功能,LIM蛋白及其与其他蛋白之间的相互作用,以及LIM蛋白在心血管系统中的作用。     

牡丹开花相关SWEET家族基因生物信息学与表达模式分析

为了揭示SWEET家族基因在牡丹开花过程中的作用,该研究以‘洛阳红’牡丹花瓣转录组数据库为基础,利用生物信息学方法对SWEET家族基因进行鉴定和分析。结果表明:(1)实验共得到10个具有完整开放阅读框的牡丹SWEET基因。(2)牡丹SWEET家族成员蛋白等电点、消光系数等差别不大,其中5个牡丹SWEET基因编码的蛋白为不稳定蛋白;亚细胞定位预测这10个牡丹SWEET基因编码的蛋白均定位在细胞膜;进化树分析显示,牡丹SWEET基因与拟南芥亲缘关系更近;结构分析表明,牡丹SWEET蛋白结构在进化过程中非常保守,这10个牡丹SWEET蛋白同时具有5个相同的Motif且均含2个MtN3 saliva结构域。(3)可溶性糖含量分析显示,从小风铃期到盛花期,牡丹花瓣中蔗糖含量不断降低,果糖和葡萄糖含量不断升高,均在盛花期达到峰值。(4)qRT-PCR分析显示,PsSWEET4盛花期表达量是小风铃期的34倍,PsSWEET8盛花期表达量是小风铃期的60倍。结合这2个基因表达与进化关系及可溶性糖变化值,初步推测PsSWEET4和PsSWEET8在开花过程中可能通过调控果糖、葡萄糖的转运而间接调控开花过程;该结果为进一步研究PsSWEET基因在牡丹生长发育过程中的功能奠定了基础。     

拟南芥COPT家族蛋白研究进展

铜(Cu)是植物必需的微量元素, 作为多种酶的辅因子参与许多植物生理生化反应。Cu缺乏和过量均影响植物正常生长发育, 因此植物进化出精妙复杂的调控网络来严格控制植物体内的Cu含量。植物Cu转运蛋白COPT家族成员与Cu有很高的亲和力, 能够调节植物对Cu的吸收和转运, 在维持植物体内Cu稳态平衡过程中发挥重要作用。COPT蛋白涉及不同的Cu转运功能, 如从外界环境中摄取Cu、从细胞器中输出Cu、长距离运输Cu以及在不同器官间动用和再分配Cu。此外, COPT蛋白在其它离子的稳态平衡维持、昼夜节律性生物钟调控、植物激素合成和植物对激素信号的感受过程中也发挥重要作用。该文综述了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana) COPT家族各成员的表达和定位、调控机制以及生物学功能等方面的最新进展。     

枸杞SWEET基因家族的鉴定与糖含量关系分析

【目的】糖外排转运蛋白（sugars will eventually be exported transporters, SWEETs）在植物生长发育过程中发挥重要作用,为解析SWEETs基因在枸杞（Lycium barbarum L.）果实发育过程中对糖积累作用,进一步为揭示SWEET基因在枸杞果实发育过程中作用提供参考。【方法】研究基于枸杞基因组数据,采用生物信息学方法对枸杞SWEET基因（LbaSWEET）进行全基因组鉴定,并利用已发表的转录数据分析了LbaSWEETs在果实发育时期的基因表达情况。【结果】结果表明,枸杞SWEET基因家族共有37个成员,随机分布于10条染色体上,分别编码152~621个氨基酸,蛋白质分子量为16.87~69.97 kD,等电点为4.96~9.86。亚细胞定位预测位于叶绿体或质膜,大多数含有7个跨膜螺旋。系统进化分析发现,37个LbaSWEET蛋白可分为4个亚群,每个亚群的基因结构和保守基序组成相似。启动子元件分析发现,LbaSWEET基因启动子富含大量激素响应、逆境胁迫和生长发育响应元件。转录组数据和qRT-PCR分析表明,LbaSWEET9和LbaSWEET29基因表达量随着果实成熟呈现显著增加。相关性分析结果表明,LbaSWEET9和LbaSWEET29基因表达量与果糖含量呈显著正相关。【结论】研究推测LbaSWEET9和LbaSWEET29基因是果糖积累的关键基因。     

拟南芥COPT家族蛋白研究进展

铜(Cu)是植物必需的微量元素, 作为多种酶的辅因子参与许多植物生理生化反应。Cu缺乏和过量均影响植物正常生长发育, 因此植物进化出精妙复杂的调控网络来严格控制植物体内的Cu含量。植物Cu转运蛋白COPT家族成员与Cu有很高的亲和力, 能够调节植物对Cu的吸收和转运, 在维持植物体内Cu稳态平衡过程中发挥重要作用。COPT蛋白涉及不同的Cu转运功能, 如从外界环境中摄取Cu、从细胞器中输出Cu、长距离运输Cu以及在不同器官间动用和再分配Cu。此外, COPT蛋白在其它离子的稳态平衡维持、昼夜节律性生物钟调控、植物激素合成和植物对激素信号的感受过程中也发挥重要作用。该文综述了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana) COPT家族各成员的表达和定位、调控机制以及生物学功能等方面的最新进展。     

GLUT,SGLT, and SWEET: Structural and mechanistic investigations of the glucose transporters

Glucose is the primary fuel to life on earth. Cellular uptake of glucose is a fundamental process for metabolism, growth, and homeostasis. Three families of secondary glucose transporters have been identified in human, including the major facilitator superfamily glucose facilitators GLUTs, the sodium‐driven glucose symporters SGLTs, and the recently identified SWEETs. Structures of representative members or their prokaryotic homologs of all three families were obtained. This review focuses on the recent advances in the structural elucidation of the glucose transporters and the mechanistic insights derived from these structures, including the molecular basis for substrate recognition, alternating access, and stoichiometric coupling of co‐transport.     

锌转运蛋白基因研究进展

锌作为一种重要的微量元素参与了植物体内广泛的生理和生化过程,本文详细介绍了涉及Zn^2＋吸收转运的ZIP基因家族（ZRT／IRT相关蛋白）和CDF（Cation　diffusion　facilitator）家族。ZIP家族转运蛋白主要负责将Zn^2＋等二价阳离子跨膜转运进细胞内,以完成细胞内多种生理生化反应。CDF家族转运蛋白主要负责将过量Zn^2＋运出细胞,或者将细胞内过量Zn^2＋进行区室化隔离,降低Zn^2＋对细胞的危害作用。ZIP家族转运蛋白和CDF家族转运蛋白的相互协调使得Zn^2＋在细胞和有机体水平上维持着稳态,进而为细胞内各种生理生化反应的进行供一种保障机制。     

植物GDSL脂肪酶家族研究进展

GDSL脂肪酶是一种新的脂肪酶家族成员,由于对其研究起步较晚,尤其是对植物GDsL脂肪酶的研究较少,因此对它们的很多功能和特点的研究还不够深入。近年来的研究表明,GDSL脂肪酶催化位点非常灵活,在与底物结合后其构象会改变,因此,该类酶具有多种潜在的功能。目前,已经克隆和鉴定了部分植物GDSL脂肪酶基因,分析并鉴定了一些基因的功能。对植物中GDSL脂肪酶的功能方面研究较多的是其参与植物生长发育、油脂代谢和抗逆性反应等。文章介绍了植物中的GDSL）N肪酶在结构和生理功能等方面的研究进展。     

单羧酸转运泵基因家族研究进展

单羧酸转运泵（monocarboxylate transporter,MCT）是哺乳动物细胞中的重要跨膜蛋白,涉及细胞的多种功能,包括胞内pH值调节及乳酸跨膜转运等.目前,已克隆出至少8个MCT亚型的cDNA,构成了哺乳动物细胞离子转运泵的一个新基因家族.各亚型具有底物和抑制剂的特异性以及组织学分布的差异性.因此,研究MCT的结构功能及调控机制,将可能为肿瘤等疾病诊治提供新的手段.