BTB蛋白泛素化介导植物发育和逆境应答的研究进展

BTB (broad-complex, tramtrack, and bric-à-brac)结构域是在真核生物中发现的高度保守的蛋白质相互作用基序。含有BTB结构域的一类蛋白统称为BTB蛋白,它们广泛参与转录调控、蛋白质降解等过程。越来越多的研究表明,该基因在植物生长发育、生物与非生物胁迫等生理过程中具有重要的作用。本文以蛋白结构域为基础,系统总结了该基因家族蛋白在泛素化介导植物发育和逆境应答等过程中的研究进展,为植物中该类基因的研究提供了参考。     

LysM蛋白介导植物免疫防卫反应及其信号激发的研究进展

溶解素基序(LysM)是一类普遍存在于大多数有机体中的蛋白质结构域。植物细胞中含有LysM结构域的蛋白能够识别不同种类含有N-乙酰葡糖胺结构的配体分子,从而启动植物对病原菌的特异防御反应。作为一种重要的模式识别受体,LysM结构域蛋白通过不同形式的寡聚化、受体类胞质激酶BIK1和MAPK级联反应向下游传递信号,而病原菌能够通过其分泌的效应蛋白特异性识别或修饰模式识别受体,规避植物细胞中病原体相关分子模式诱导的免疫反应。该文主要综述受体激酶/蛋白在病原菌激发子识别和防卫反应启动中的作用。     

植物凝集素类受体激酶参与抗病的研究进展

凝集素类受体激酶(Lectin receptor-like kinases,LecRLKs)是类受体激酶(Receptor-like kinases,RLKs)的一个亚族。根据结构域的不同,凝集素类受体激酶可分为L、G和C等3种类型。在植物中,凝集素类受体激酶被报道参与生物/非生物胁迫响应和植物发育调控。近年来,越来越多的研究发现,凝集素类受体激酶参与由细菌、真菌以及食草性昆虫等所引起的植物抗病反应。本文概述了植物凝集素类受体激酶的分类及结构特点,并系统阐述了该类激酶在植物抗病方面的作用,旨在增进对植物凝集素类受体激酶参与抗病功能的了解,并为作物抗病育种提供理论依据。     

植物非生物逆境胁迫相关RING finger蛋白

RING finger蛋白是锌指蛋白类中一个庞大的蛋白家族,已成为拟南芥第三大蛋白家族,在水稻中也发现了488个。最典型的结构特点是序列内包含环指结构域(RING finger domain)。RING finger蛋白主要通过泛素化途径参与到植物细胞的生理生化过程。介绍了植物RING finger蛋白的结构特点和分类,综述它们的亚细胞定位,重点阐述它们在响应干旱胁迫、温度胁迫和盐胁迫等非生物逆境胁迫的调控作用。     

响应植物逆境胁迫的线粒体蛋白研究进展

线粒体是真核细胞的重要细胞器,在植物生长发育以及植物对逆境胁迫的响应方面起着重要的作用。除了线粒体呼吸系统蛋白如线粒体电子传递链(mETC)复合物、交替氧化酶(AOX)和解偶联蛋白(UCP),越来越多的线粒体蛋白如PPR、线粒体热激蛋白(HSC)、一氧化氮合酶相关蛋白(NOA)等被报道参与植物对逆境胁迫的调控过程。本文依次综述了参与植物逆境胁迫的呼吸系统蛋白、PPR蛋白、谷胱甘肽和谷氨酸蛋白酶类蛋白、分子伴侣相关蛋白等线粒体蛋白,并阐述了线粒体蛋白参与的胁迫种类及其分子调控的初步机制,为进一步揭示线粒体蛋白调控植物逆境胁迫的分子机制提供参考。     

小分子热休克蛋白的结构与功能

小分子热休克蛋白(small heat shock protein,sHsp)是相对分子质量介于12~43 kDa的热休克蛋白家族成员,广泛存在于生物体内。根据相关报道,该类蛋白在组成上都含有α-晶状体蛋白结构域(α-crystalline domain,ACD)、N端臂和C端延伸结构。sHsp是生命体中一种重要的分子伴侣,对蛋白质的变性过程有很强的保护作用。生物体中sHsp的生物状态发生改变会引起机体发生病变,而sHsp的正常存在则可以延缓细胞衰老,并降低细胞凋亡率。现综述有关sHsp在细胞凋亡中的控制作用,以及与其相关的神经退行性疾病、癌症、白内障等多种病变的发病机制,以期为相关研究提供参考。     

植物凝集素类受体蛋白激酶研究进展

自然界中植物的生长发育受到各种环境变化的影响。为了响应外界各种环境条件,植物演化出一系列识别和传递环境信号的蛋白分子,其中比较典型的是植物细胞质膜上的类受体蛋白激酶(RLKs)。凝集素类受体蛋白激酶(LecRLKs)是类受体蛋白激酶家族中的一个亚族,它主要包含3个结构域:细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域。根据细胞外凝集素结构域的不同, LecRLKs可分为3种不同类型:L、G和C型。近年来,研究表明LecRLKs在植物生物/非生物胁迫和发育调控中发挥非常重要的作用。该文综述了植物凝集素类受体蛋白激酶的研究历史、结构特点、分类以及生物学功能,并重点阐述凝集素类受体蛋白激酶在植物生物/非生物胁迫响应和调控发育方面的功能。对不同类型和不同功能的植物凝集素类受体蛋白激酶进行阐述将有利于对该类蛋白开展功能研究,并为作物改良提供有益借鉴。     

水稻含有B-box锌指结构域的OsBBX25蛋白参与植物对非生物胁迫的响应

锌指蛋白在调控植物生长发育和应对逆境过程中发挥着重要作用.为进一步研究锌指类蛋白参与植物非生物胁迫响应的分子机制,对水稻(Oryza sativa)中一个编码含有B-box锌指结构域蛋白的OsBBX25基因进行了功能分析.OsBBX25受盐、干旱和ABA诱导表达.异源表达OsBBX25的转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)与野生型相比对盐和干旱的耐受性增强,且盐胁迫条件下转基因植物中KIN1、RD29A和COR15的表达上调,干旱胁迫下KIN1、RD29A和RD22的表达上调.外源施加ABA时,转基因植物的萌发率与野生型之间没有明显差异.OsBBX25可能作为转录调控的辅助因子调节胁迫应答相关基因的表达,进而参与植物对非生物胁迫的响应.     

植物凝集素类受体蛋白激酶研究进展

自然界中植物的生长发育受到各种环境变化的影响。为了响应外界各种环境条件,植物演化出一系列识别和传递环境信号的蛋白分子,其中比较典型的是植物细胞质膜上的类受体蛋白激酶(RLKs)。凝集素类受体蛋白激酶(LecRLKs)是类受体蛋白激酶家族中的一个亚族,它主要包含3个结构域:细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域。根据细胞外凝集素结构域的不同,LecRLKs可分为3种不同类型:L、G和C型。近年来,研究表明LecRLKs在植物生物/非生物胁迫和发育调控中发挥非常重要的作用。该文综述了植物凝集素类受体蛋白激酶的研究历史、结构特点、分类以及生物学功能,并重点阐述凝集素类受体蛋白激酶在植物生物/非生物胁迫响应和调控发育方面的功能。对不同类型和不同功能的植物凝集素类受体蛋白激酶进行阐述将有利于对该类蛋白开展功能研究,并为作物改良提供有益借鉴。     

不同未知功能结构域蛋白家族(DUFs)基因在植物中的生物学功能

未知功能结构域蛋白家族(domains of unknown function protein families,DUFs)是一大群并未表征功能的蛋白家族,其蛋白结构中包含至少一个高度保守的DUF结构域。在众多的DUFs蛋白家族中存在一些植物特有的DUFs蛋白家族,其参与调控植物生长发育、植物对病虫害的防御反应和植物对非生物胁迫的应答反应等生物学过程。本文对近几年关于植物DUFs基因参与上述生物学功能方面的研究进行了综述,旨在为未知功能基因的挖掘及其调控机制的阐明提供基础资料。     

一个特异水稻原纤蛋白FBN11的生物信息学和基因表达特性分析

Fibrillin 11(FBN 11)是植物质体中FBN蛋白家族的重要成员之一,比其他成员多300~500个氨基酸残基,说明其可能存在某些特异性结构和功能。本研究在水稻幼苗中扩增获得到了一个受非生物逆境胁迫诱导的OsFBN11基因的全长cDNA,该基因含有12个内含子和13个外显子。其编码蛋白的分子量为72.36 kD,pI值为9.26。生物信息学分析结果表明,该蛋白含有无规则卷曲、α螺旋和β-折叠3种氨基酸二级结构,不含有跨膜结构域,蛋白亲水性强,PSORT软件预测该蛋白可能定位于叶绿体中。进一步对14种植物FBN11蛋白的同源性和5个物种该蛋白的保守结构域分析,发现该蛋白兼有典型的PAP-Fibrillin结构域和蛋白激酶PKc结构域。水稻全生育期芯片分析显示该基因主要在愈伤组织、叶片和根系中高水平表达。RT-PCR检测结果显示,该基因在水稻幼苗中受ABA、NaCl和干旱胁迫处理上调表达。上述结果表明,OsFBN11可能在水稻质体发育和抗非生物胁迫反应中发挥重要作用。     

NIF3类超家族蛋白

NIF3(NGG1p interacting factor 3)类超家族蛋白是一个含有NIF3结构域的超家族,从细菌到哺乳动物存在着较高的保守性。编码该家族蛋白质的mRNA广泛存在于生物的各种组织中。该家族蛋白属于α/β蛋白,该类蛋白质通过自身形成二聚体或与其他蛋白质结合形成复合物发挥生物学功能。现已证明该家族蛋白多与基因的转录有关,在一些哺乳动物中还在神经分化中起关键作用。最近研究表明它还和一些人类疾病有关。虽然该家族蛋白数量众多,广泛存在,但多数为假想蛋白,对其相关功能的研究较少,被归属为"未知功能蛋白质"。也正是因为该家族蛋白数量众多,广泛存在,功能未知,它们已经引起了人们越来越大的研究兴趣。     

植物病原相关蛋白研究进展

植物在受到真菌、细菌、病毒侵染或意外的伤害时体内会产生新的蛋白质,称作病原相关蛋白(pathogenesisrelatedprotein简称PR蛋白)。PR蛋白的产生与植物对病原物的抵御直接相关,本文就PR蛋白的诱导表达、调控和作用机理方面的最新研究进展作一综述。     

植物PDR型ABC转运蛋白的结构及功能

ATP-结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白是目前已知最大、功能最广泛的蛋白质家族。多向耐药性(pleiotropic drug resistance,PDR)蛋白是该家族中仅存于植物和真菌中的一个亚族,结构域与其他亚族相反,即核苷酸结合域(nucleotide-binding domain,NBD)位于跨膜结构域(trans-membrane domain,TMD)的N端。目前已发现PDR型转运蛋白具有转运次生代谢产物和参与胁迫反应等方面的功能。植物PDR基因分为5个亚族:I族基因涉及多种生物和非生物胁迫反应,II￣V族基因功能研究甚少。植物PDR基因在器官水平、化学及环境因素影响下具有特异性较好的表达谱。本文系统阐述了植物PDR型转运蛋白基因的进化、结构及其功能,为理解植物PDR型转运蛋白在生物分子转运和复杂生理功能方面提供一个基础框架。     

成蛋白 (Formin): 植物细胞形态与发育的重要调控者

成蛋白(Formin)广泛存在于真菌、植物和动物等真核生物中,它们在调控肌动蛋白的聚合、协调肌动蛋白与微管之间的协同作用、决定细胞生长和形态等过程中发挥着决定性作用。一般认为,与真菌、动物不同,植物成蛋白家族结构在进化中因基因进化事件形成了植物特有的两类成蛋白家族,其中Ⅱ类成蛋白主要负责细胞极性生长,而Ⅰ类成蛋白可能调控细胞的膨胀。近年来,随着相关领域研究的深入,植物两类成蛋白在细胞内行使的功能也逐渐被阐明,而最近的研究结果也表明简单地根据蛋白结构对成蛋白的功能进行分类是不恰当的。据此,文中重点归纳了成蛋白结构域的组成与其对应功能,总结了成蛋白在代表性植物中的作用机理和最近研究进展,并就目前植物成蛋白研究中尚未解决的问题和尚未探索的领域进行了分析,最后对未来的植物成蛋白的研究方向提出了相关建议。     

大豆C3HC4型RING锌指蛋白基因GmRZFP1克隆与表达分析

锌指蛋白在调节植物防卫基因表达和抗性反应上起关键作用。目前,对大豆中C3HC4型RING锌指蛋白基因的研究不多。本研究利用核蛋白筛选系统(NTT)筛选大豆(铁丰8号)干旱处理5h的cDNA文库,获得一个RING锌指蛋白基因。该基因全长927bp,编码308个氨基酸,含有C3HC4-type RING锌指结构域,命名为GmRZFP1。系统进化树分析显示,Gm-RZFP1属于C3HC4-type锌指亚家族。Real-time PCR结果表明,GmRZFP1基因受干旱、高盐、高温、低温、乙烯和ABA等胁迫诱导表达,表明该蛋白涉及多种胁迫相关的信号传导途径。亚细胞定位结果表明,163hGFP-GmRZFP1融合蛋白定位于细胞核中。本研究结果有助于研究该类基因在大豆逆境应答反应中的作用,阐明大豆抗逆分子机制。     

第三组胚胎晚期丰富蛋白lea3基因研究概述

晚期胚胎富集蛋白(late embryogenesis abundant protein,LEA蛋白)是在高等植物胚胎发育晚期大量积累的一类蛋白,根据其结构特点LEA蛋白一般分为6组,其中第3组LEA蛋白(LEA3)含有11个氨基酸串联重复的基元序列,可以形成α-螺旋结构,能在干旱胁迫的环境中保护生物大分子,减轻水份胁迫对植物造成的伤害,与植物抗逆性密切相关。该文就lea3基因及其蛋白的结构、功能、基因表达和应用等进行简要的综述,并对lea3基因及其蛋白今后的研究方向和应用前景进行了展望。     

LIM蛋白的功能

LIM结构域的主要作用是参与蛋白质之间的相互作用,目前已发现多种蛋白含有这种结构域,将它们统称为“LIM蛋白”。目前LIM蛋白主要分为4类：LIM同源异型结构域蛋白(LHX)、单纯LIM结构域蛋白(LMO)、LIM激酶以及其它LIM蛋白。LHX蛋白的功能主要是通过激活转录参与细胞命运的决定,LMO蛋白的功能主要是通过调节转录来控制细胞的异常增生,LIM激酶的作用则是参与细胞骨架的组织。因此,LIM蛋白在机体的生长发育中发挥着重要的作用,了解LIM蛋白功能将对于我们进一步解释相关的生理和病理现象、控制疾病的发生提供一定的基础。     

蛋白激酶Ca相互作用蛋白的结构与功能

蛋白激酶Cα相互作用蛋白(proteininteractingwithCαkinase,PICK1)是蛋白激酶Cα(proteinkinaseCα,PKCα)的靶蛋白之一,也是在PKCα和突触后膜受体蛋白间起重要作用的衔接蛋白。PICK1分别由PDZ结构域、BAR结构域以及卷曲螺旋区和酸性氨基酸区组成。PICK1中的PDZ结构域和受体蛋白、转运蛋白、衔接蛋白的相互作用报道较多,BAR结构域则与支架蛋白、质膜等相互作用。PICK1在突触可塑性、神经递质传递、外周神经感觉、细胞生长和黏连等方面发挥重要作用。本文对PICK1的结构和功能进行综述。     

Fic蛋白家族的研究进展

过去的研究发现了一个具有相同保守结构域的Fic(filamentation induced by cAMP)蛋白家族。虽然在原核生物中发现超过3 000种以上含有Fic结构域的不同蛋白质,但到目前为止,在包括人在内的真核生物中仅发现一种Fic蛋白。Fic结构域主要通过含有磷酸基团的化合物在转录中起作用,目前被人类关注的功能是单酰磷酸化(AMPylation, AMP化),一种类似磷酸化的蛋白质调控机制,是以ATP为底物将一磷酸腺苷(AMP)特异地转移至靶标氨基酸残基。该机制主要在细菌侵袭宿主、侵袭后增殖、致病的过程中发挥作用。真核细胞中的单磷酸腺苷化可以调控内质网的稳定性。本文主要对Fic蛋白的特征性结构和作用以及几种主要的Fic蛋白的结构、作用和研究方法进行综述。