伸展蛋白的结构、功能、交联和生物合成

伸展蛋白是细胞壁中一类富含羟脯氨酸、具有Ser-Hyp-Hyp-(X)-Hyp-Hyp特征性结构单位的糖蛋白。它们不仅是初生壁的重要结构成分,而且在细胞的防御及抗病抗逆性中起作用。伸展蛋白过氧化物酶能在体外将伸展蛋白单体交联成多聚体。酪氨酸残基参与交联并形成异二酪氨酸(IDT)。伸展蛋白的合成和翻译后修饰分别在细胞质和内质网等膜系统中进行。     

植物伸展蛋白的研究进展

伸展蛋白是高等植物细胞壁中一族富含羟脯氨酸的糖蛋白,在植物细胞壁中发挥着重要的生理功能。综述了近几十年对伸展蛋白结构、功能、基因家族以及生物合成与基因表达调节的研究进展。     

植物细胞壁中的伸展蛋白

随着实验技术的发展尤其是分子生物学技术的应用 ,植物细胞壁的研究已取得丰硕的成果。植物细胞壁中最重要的结构蛋白———伸展蛋白 ,是高等植物细胞壁中一族富含羟脯氨酸的糖蛋白 ,起强固细胞壁的作用。本文综述了近几十年对伸展蛋白的分离纯化、结构、生物合成、功能作用及其基因和表达的控制方面的研究     

植物伸展蛋白的基因及其表达的调控

植物细胞壁中存在多种伸展蛋白。它们由伸展蛋白多基因族编码。调节伸展蛋白基因表达的因素有遗传密码使用的倾向性、发育程序、机械损伤、乙烯、病原和植物抗毒素诱导剂等。     

大豆幼苗下胚轴扩张蛋白的存在及其特性

用离体细胞壁伸展活性重组法,对大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅｍａｘ（Ｌ．）Ｍｅｒ．）幼苗下胚轴细胞壁特异性扩张蛋白的活性鉴定和特性研究结果表明,大豆幼苗下胚轴的延伸生长,既与扩张蛋白的活性升高有关,也与其细胞壁对扩张蛋白的敏感性增加有关;热钝化大豆下胚轴细胞壁的伸展活性,一旦被外源扩张蛋白所恢复,用酸性缓冲液（ｐＨ４．５）代替扩张蛋白提取液,伸展活性不受影响;但若换用中性缓冲液（ｐＨ６．８）,伸展活性丧失殆尽,且与活细胞壁一样,随缓冲液的交替更换而反复逆转;大豆和黄瓜幼苗扩张蛋白可以与其热钝化的细胞壁相互交叉重组。另外,重组的细胞壁伸展活性对扩张蛋白浓度和ｐＨ的依赖性,符合一般酶的催化特征,说明扩张蛋白不仅在植物细胞的延伸生长过程中起着极为重要的作用,而且还暗示植物细胞壁的内源伸展就是该蛋白介导的一种生物化学过程。     

植物细胞壁伸展蛋白的功能与利用

伸展蛋白是一类富含羟脯氨酸的糖蛋白,是植物细胞壁中重要的结构蛋白。伸展蛋白家族基因广泛存在于多种植物中,参与植物细胞壁网络结构形成与修饰、植物细胞伸长、根生长发育等过程,并且影响植物机械强度、倒伏抗性和各种逆境胁迫反应。本文拟从蛋白结构、进化关系、生物学功能等方面介绍植物伸展蛋白近期研究进展,并初步提出了此类基因在农作物和能源植物遗传改良中的利用。     

伸展蛋白的分子间异二酪氨酸交联

自从Fry(1982)发现菠菜、假挪威槭等11种植物的愈伤组织细胞壁中存在由两个酪氨酸残基形成的异二酪氨酸(isodi-tyrosine,IDT)以来,伸展蛋白的交联作用一直是引人关注的研究课题(李雄彪与杨中汉1990)。根据初生细胞壁结构的经纬模型(Lamport和Epstein 1983),伸展蛋白不仅在分子内,而且在分子间存在IDT。悬浮培养的细胞,其伸展蛋白单体在培养早     

细胞壁的制备及其羟脯氨酸含量的测定

细胞壁结构和功能关系的研究越来越被人们所重视。伸展蛋白是植物细胞壁中一类重要的结构蛋白,与细胞壁的精细结构及各种生理功能密切相关。其特点之一是它的羟脯氨酸(Hyp)含量高达30％～40％。因此,细胞壁的制备及其羟脯氨酸含量的分析是细胞壁及其蛋白质研究中最基本又极重要的内容。本文介绍一种细胞壁的制备及其羟脯氨酸含量测定的简单方法。     

细胞壁矿质元素含量在细胞生长中的动态变化

在组织水平上已经描述了许多植物通气组织的形成过程,但对其发育过程的调控仍然知道得很少.利用CSEM-EDX微量分析技术,定点测量慈姑叶柄通气组织不唰发育时期的细胞壁矿质元素的组成.这些元素除了C,O以外,还包括Mg,Ca,Cu,Zn,P等必需的矿质元素.结果发现,在叶柄发育的早期,通气组织细胞壁的K和Cl含量很高,分别高达36%和4.3%细胞壁干重.Mg的含量在第二阶段最高,达到细胞壁干重的0.86%.只有在第三和第四阶段监测到Cu和Zn元素,最高含量分别为2.5%和1.5%细胞干重.仅在第四和第五阶段才能检测到Ca,其最高含量为1.3%细胞壁干重.通气组织横膈膜细胞和圆柱体腔壁细胞的元素构成变化有相似的趋势,说明这种变化与组织的发育阶段关系密切.细胞壁的一些元素间呈现较高的相关性,其中K和Cl及Cu和Zn之间成较高的正相关.在不同发育阶段,细胞壁的元素含量呈现动态变化,说明细胞壁(质外体物质)的元素构成有很大的变动范围.早期的通气组织细胞壁大量积累K和Cl,暗示早期的气体空间充满液体(组织液);Mg可能参与细胞伸展的调控;伸展中细胞的细胞壁积累高浓度的Cu和zn,并不影响细胞的正常功能;而Ca的出现使细胞比硬度增加,将终止细胞伸展.Cu和Zn在细胞壁中的积累呈高度的直线关系,回归分析显示,二者呈现定量关系,推测它们可能有共同的或者类似的转运和吸收机制.     

一种自动化的植物细胞壁伸展性能测定仪及其应用

应用实验室常用仪器和电子部件,包括直流稳压电源、等臂双盘天平、记录仪、恒流泵、程控仪、线性可变差动变压器（LVDT）、电磁间等,改装和配置成的植物细胞壁伸展性能测定仪,具有操作简便、测量准确和灵敏度高等优点;对大豆幼苗下胚轴生长区细胞壁的内源伸展活性和重组伸展活性的实测结果与文献报告相符,表明该仪器是一种较为理想的准确测定植物细胞壁伸展性能的自动化仪器。     

植物细胞壁研究进展

植物细胞壁是一种复杂的网状结构,其成分包含纤维素、半纤维素、果胶和少量的结构蛋白等。在植物细胞生长过程中,细胞能产生伸展素蛋白,打断纤维素和半纤维素之间的氢键,引起细胞膨压驱动的细胞壁扩张。成熟细胞壁扩张性的丧失是由于细胞壁硬化作用而对扩张性蛋白的作用不敏感造成的,细胞壁成熟过程中很多不同的连接会同时发生,当细胞壁基质多聚体分子之间的连接增加到一定的程度。细胞壁的伸长就会被完全抑制。     

参与植物天然免疫的LRR型蛋白

植物含有多种富含亮氨酸重复序列(LRRs)结构的蛋白质,它们在植物天然免疫中发挥着重要作用。参与植物防御反应的LRR型蛋白家族包括:类受体蛋白激酶、抗病基因编码蛋白质、多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白和伸展蛋白家族。最近,人们发现植物免疫系统包含:病原相关分子模式(PAMP)激发的免疫性(PTI),即类受体蛋白激酶识别病原菌PAMPs,启动植物防卫反应;病原菌效应子激发的免疫性(ETI),即抗病基因编码蛋白质识别效应子,启动植物防卫反应。除此之外,细胞壁是植物细胞的天然保护屏障。多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白和伸展蛋白通过维护细胞壁,抵御病原菌入侵。我们综述了植物中LRRs蛋白的结构特征与不同种类的LRR蛋白介导免疫反应的分子机制,讨论了LRR型蛋白在植物免疫过程中的意义及存在的问题,指出搜寻配体和下游信号分子将是LRR型蛋白研究热点。     

共价结合于细胞壁的过氧化物酶与黄瓜子叶细胞扩大生长的关系

植物细胞包括原生质体的生长,都依赖于细胞壁的伸展。而壁结合伸展素又是影响细胞壁伸展最直接的因素,Lamport(1965,1967)报道羟脯氨酸残基通过O-阿拉伯糖苷键与壁中其他多聚体相连,形成网络,调节壁伸展。Fry(1982,1984)分离到一种异联酪氨酸后,认为这是多肽链间的两个酪氨酸经二酚醚键氧化偶联而     

Expansin(细胞壁松弛蛋白)的发展

Expansin是一种体外诱导分离的植物细胞壁伸展的蛋白,在修饰细胞壁基础上使细胞膨胀。Expansin的功能众多,除了促进细胞生长,还包括影响营养生长、形态发生、授粉受精、果实软化等,并表现出高度的组织、器官和细胞特异性。目前已经在多种植物及其他一些生物范围内对expansin及类expansin序列和蛋白质进行了研究,并对它们的作用机制进行了探索。     

水分亏缺下细胞延伸生长与细胞膨压和细胞壁特性的关系

在简要介绍植物细胞延伸生长的生物物理模型的基础上,综述了水分亏缺下植物细胞延伸生长与细胞膨压、细胞壁伸展性和细胞壁塑变阈值的关系,阐述了植物细胞壁调节在作物抗旱性中的作用。     

一种植物细胞壁松驰蛋白:膨胀素

在植物细胞的生长过程中 ,多糖和蛋白质分泌到细胞壁里层 ,并形成具有一定机械强度的网络 ,这个网络是能伸展的 ,除非细胞停止生长。在细胞的生长过程中 ,一种细胞壁蛋白—膨胀素首次被鉴定出来具有使细胞壁的多糖网络疏松的能力 ,从而使膨压驱动的细胞扩大。膨胀素由两个多基因家族即α -膨胀素和 β -膨胀素多基因家族编码 ,每种基因的表达具有部位和细胞类型的特异性 ,但最新的研究也表明拟南芥中的膨胀素可以分为三个亚家族。越来越多的膨胀素基因从各种植物中鉴定出来 ,系统分析显示它们可能从一个共同的祖先基因进化而来。膨胀素的作用机理研究的还不是很清楚 ,但因为它们具有特别的功能 ,因此展现出良好的工业化应用前景。     

一种自动化的植物细胞壁伸展性能测定仪及其应用

应用实验室常用仪器和电子部件,包括直流稳压电源、等臂双盘天平、记录仪、恒流泵、程控信仪、线性可变差动变压器（ＬＶＤＴ）、是磁阀等,改装和配置成的植物细胞壁菜性能性能测定仪,具有操作简便、测量准确和灵敏度高等优点;对大豆幼苗下胚轴生长区细胞壁的内源伸展活性和重组伸展活性的实测结果与文献报告相符,表明该仪器是一种较为理想的测定植物细胞伸展性能的自动化仪器。     

细菌表面S-层的结构及其功能和应用前景

细菌的细胞外壁一般由细胞壁和细胞膜组成,除此之外,在许多古细菌和真细菌中还有一层表面结构,称为表面层(Surface layers)或称为S-层(S-layers),它们是由蛋白质组成的晶格状结构,位于细胞壁或细胞膜外层,是生物进化过程中最简单的一种生物膜[1,2].     

杜仲次生木质部分化过程中木质素与半纤维素组分在细胞壁中分布的动态变化

利用紫外光显微镜、透射电子显微镜结合免疫胶体金标记,研究了杜仲（Eucommia ulmoides Oliv.)次生木质部分化过程中木质素与半纤维素组分（木葡聚糖和木聚糖）在细胞壁分布的动态变化。在形成层及细胞伸展区域,细胞壁具有木葡聚糖的分布,而没有木聚糖和木质素沉积,随着次生壁S1层的形成,木质素出现在细胞角隅和胞间层,木聚糖开始出现在S1层中,此时木葡聚糖则分布在初生壁和胞间层;随着次生,壁S2层及S3层的形成和加厚,木质逐逐步由细胞角隅和胞间层扩展到S1、S2和S3层,其沉积呈现出不均匀的块状或片状沉积模式,在次生壁各层形成与其木质化的同时,木聚糖逐渐分布于整个次生壁中,而木糖聚糖仍局限分布于初生壁和胞间层。结果表明,随着细胞次生壁的形成与木质化,细胞壁结构发生较大变化。细胞壁的不同区域,如细胞角隅、胞间层、初生壁和次生壁各层,具有不同的半纤维素组成,其与木质等细胞壁组分结构构成不同的细胞壁分子结构。     

水分亏缺对植物细胞壁的影响及其与细胞延伸生长的关系

综述了水分亏缺下,植物细胞壁的伸展特性及其组成变化与细胞延伸生长受抑的关系,阐述了植物细胞壁在细胞延伸生长受抑过程中的作用机制,并对其中的一些可能原因进行了讨论。