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。     

高等植物细胞壁中的伸展蛋白

高等植物的细胞壁中有一种富含羟脯氨酸的糖蛋白,称为伸展蛋白。其核心蛋白质具有高度重复序列的结构;次级结构为ppⅡ螺旋;它们在细胞质中合成,由高尔基体分泌到细胞壁内组装。作为细胞壁的结构成份,它们的主要功能是调控壁的伸展,并可能在防御反应和形态发生的调节方面起作用。     

植物细胞壁富含羟脯氨酸糖蛋白（HRGP）的电子显微镜观察

本文介绍了一种简单可行的,用以观察和鉴定一种植物细胞壁蛋白质－富含羟脯氨酸糖蛋白（HRGP）的方法,胡萝卜HRGP属于一种伸展蛋白（extensin)。通过简化的装置将HRGP喷射到云母片上,再经旋转投影,使其在透射电子显微镜下呈现为棒状分子（rod-like molecule),经电镜观察和测量表明,HRGP的分子长度为87nm。     

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。     

植物细胞壁富含羟脯氨酸糖蛋白（HRGP）的电子显微镜观察

本文介绍了一种简单可行的,用以观察和鉴定一种植物细胞壁蛋白质－富含羟脯氨酸糖蛋白（HRGP）的方法,胡萝卜HRGP属于一种伸展蛋白（extensin)。通过简化的装置将HRGP喷射到云母片上,再经旋转投影,使其在透射电子显微镜下呈现为棒状分子（rod-like molecule),经电镜观察和测量表明,HRGP的分子长度为87nm。     

HRGP在小麦抗寒锻炼过程中的变化及其与抗寒性的关系

强抗寒小麦品种(R-025、中品94-19、品83-1、品83-2、品83-3、米罗诺夫808)经抗寒锻炼后,其幼苗体内的游离脯氨酸、细胞壁结合的羟脯氨酸和糖蛋白含量发生了明显的变化.游离脯氨酸含量比未经抗寒锻炼处理时增加5～32倍,细胞壁结合的羟脯氨酸含量比对照增加1.77～2.17倍,糖蛋白含量比对照增加4.68～9.72倍,而不抗寒小麦品种(中国春、冬103)增加量较小.脯氨酸积累进程各个品种间差异比较大,品83-1、品83-2积累较快,抗寒锻炼第21d时达到最高峰,而R-025在第56d达到最高峰.脯氨酸含量与小麦品种抗寒性相关不显著(相关系数为0.3462),而羟脯氨酸含量、糖蛋白含量与小麦品种抗寒性相关显著,相关系数分别为0.6491和0.7039.从小麦细胞壁纯化得到了2种伸展蛋白Extensm1和Ex-tensin2,其含量都和小麦品种抗寒性呈正相关.Extensin1是分子量为28kD、羟脯氨酸为主要成份(32mo1%)的富含羟脯氨酸糖蛋白.     

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。     

PRGL：非洲菊细胞壁中一种含GASA结构域的富脯氨酸蛋白

PRPs（Proline-Rich proteins）是植物细胞壁蛋白,在结构上具有一个富含脯氨酸和羟脯氨酸重复序列的区域,其表达多受机械伤害及各种环境胁迫的刺激．而GASA（Gibberellic Acid Stimulated Arabidopsis,GASA）蛋白具有一个含12个半胱氨酸的C-端保守区域,这类蛋白多定位于细胞壁,且其表达多受GAs（Gibberellins）的调节．在法国菜豆（Phaseolus vulgaris）中,由2个独立的基因分别编码的PRP与GASA类似蛋白组成一个双元组分的几丁质受体蛋白,该蛋白与植物一病原物的相互作用有关．本文从非洲菊（Gerberahybrida）中克隆了一个完整的cDNA序列PRGL（Proline-RichGASA-like）,该基因编码的多肽包含了PRP和GASA类似结构域．实验表明,PRGL在结构上以及基因表达的调节方面都同时具有PRPs和GASA两类蛋白质的特征,是一类新的蛋白质．     

胡萝卜HRGP启动子调控GUS基因的某些特点

HRG(hydroxyproline rich glycoproteins)是高等植物细胞壁中一类富含羟脯氨酸的糖蛋白,是植物细胞壁中主要的结构蛋白。早期研究认为其在细胞壁的形成过程中起作用并称之为伸展蛋白(extensin)。在双子叶植物中,HRGP基因以多基因家族形式存在,具有特定的表达模式。许多条件及处理都能引起HRGP表达量的增加,如伤害、真菌感染、病毒感染、乙烯、细胞培养、红光等,同时也受到发育水平的调节。在单子叶植物中,玉米HRGP的表达是在发育水平上受伤害调节的。HRGP基因还具有组织专一性表达的特点。在大豆种子中,HRGP主要存在于种皮的外两层、表皮栅栏组织和滴漏细胞中,属于起支持作用的厚壁组织。在胡萝卜根韧皮部薄壁细胞中HRGP含量最丰富,而在健康的番茄根中     

菜豆富含脯氨酸蛋白质基因在生物和非生物胁迫下的表达

植物细胞壁是细胞的机械支持物和保护壳,在植物的生长和发育、细胞内的通讯和代谢交换过程中起重要作用。细胞壁主要由多糖和蛋白质组成,根据蛋白质的氨基酸组成和糖的含量特点可把细胞壁结构蛋白分为５类：富含羟脯氨酸的糖蛋白（ｂｙ一ｄｒｏｘｙｐｒｏｌｉｎｇ－ｒｉｃｈ　ｇｌｙｃｏｐｒｏｔｅｉｎｓ,ＨＲＧＰｓ）、富含脯氨酸蛋白质（ｐｒｏｌｉｎｅ－ｒｉｃｈｐｒｏｒｅｉｎｓ,ＰＲＰｓ）、富含甘氨酸蛋白质（ｇｌｙｃｉｎｅ－ｒｉｃｈｐｒｏｔｅｉｎｓ,ＧＲＰｓ）、茄科凝集素（ｓｏｌａｎａｃｅｏｕｓｌｅｃｔｉｎｓ）和阿拉伯…     

产朊假丝酵母细胞和细胞壁对铜离子吸附条件研究

观察温度和pH 值对产朊假丝酵母细胞与分离纯化的细胞壁对铜离子吸附的影响,探讨细胞壁在酵母吸附重金属离子过程中的作用pH 升高,细胞和细胞壁对铜离子的吸附能力都提高,吸附最适pH 为6-0 。温度升高可提高细胞和细胞壁的吸附能力,最适温度为50 ℃。细胞壁是铜离子吸附的主要部位,细胞壁嵌合蛋白(33 ×103蛋白) 起重要作用。     

细胞壁中富含羟脯氨酸蛋白质与烟草叶细胞扩大生长的关系

从生长良好的烟草叶钻下圆片进行离体培养。发现在含有2 ppm 6BA的MS培养液中加入游离的羟脯氨酸,能明显地抑制烟草叶圆片的扩大生长.羟脯氨酸浓度在0.05 mM到0.8 mM范围内与圆片的扩大生长呈显著负相关。用~(14)C-脯氨酸餵饲培养了3天的烟草叶圆片,发现在无激素的MS培养液中和在含有2 ppm 6BA+0.3 mM羟脯氨酸的MS培养液中生长缓慢的圆片,其放射性掺入圆片和掺入蛋白质的量均低于在含2 ppm 6BA的MS培养液中迅速生长的圆片。然而,生长缓慢的圆片,其细胞质水溶性部分和细胞壁部分羟脯氨酸/脯氨酸之比值却都高于迅速生长的圆片。这意味着富含羟脯氨酸蛋白质的大量形成可能不利于细胞的扩大生长。细胞壁中放射性的掺入量随餵饲时间的延长而增加,羟脯氨酸/脯氨酸比值也随餵饲时间的延长而提高,这说明在细胞壁中亦可能有脯氨酸的羟基化过程发生。     

植物细胞表面蛋白的分离和鉴定

我们发现用十二烷基硫酸钠(SDS)洗涤植物细胞,可以分离到两种蛋白。不同植物细胞的这两种蛋白,除了电泳淌度稍有不同以外,最主要的差异是量的不同。由于烟草细胞取材方便,我们对其进行了初步的分离和鉴定。SDS浸提液的紫外吸收光谱在230～240nm之间有一个肩,在260～280nm之间有一个吸收峰。Sephadex G-200凝胶过滤层析显示出两个既有茚三酮阳性反应,又含有中性糖的峰。汇集这两个峰的冼脱液进行超离心分析,结果证明是两个大分子。洗脱液经SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离后,用考马斯亮蓝R-250和过碘酸-Schiff试剂染色,结果表明是两种糖蛋白。这两种糖蛋白用沉淀剂三氯乙酸和磷钨酸可以分开:其一是含糖量超过30％的粘蛋白,另一是含糖量不到10％的糖蛋白。氨基酸组成分析结果表明:SDS浸提的蛋白象细胞壁蛋白一样,都是富羟脯氨酸蛋白。不同的是,SDS浸提的蛋白羟脯氨酸含量超过胞壁蛋白一半以上。SDS浸提蛋白的冻干样品处观是一种有网眼结构的膜状物,磷钨酸变性后在电镜下可以观察到丝状结构。烟草细胞的SDS可浸提的蛋白含量,在细胞生长最快时显著降低。     

植物阿拉伯半乳聚糖蛋白AG糖链的合成

阿拉伯半乳聚糖蛋白(arabinogalactan-proteins,AGPs)是一类高度糖基化的富含羟脯氨酸(hydroxyproline,Hyp)的糖蛋白,广泛分布于植物的细胞壁、质膜和胞外分泌物中,在植物生长和发育的多个过程中发挥重要作用。主要进行两种翻译后修饰,首先通过脯氨酸羟化酶催化的脯氨酸羟基化,随后在一些羟脯氨酸的羟基上添加阿拉伯半乳聚糖(arabinogalactan,AG),以AG为主的多糖可占到AGP分子量的90%,这意味着多糖链主要决定着AGP与其他分子间的相互作用进而影响其功能。从2010年2个能特异糖基化AGP的糖基转移酶At FUT4和At FUT6被鉴定以来,越来越多参与AGP多糖合成的糖基转移酶被鉴定。本文综述了近10年来参与AGP多糖链合成的糖基转移酶的研究进展,并结合棉纤维中AGP研究,讨论了多糖合成的机制及亟待解决的问题,展望了其发展趋势。     

产朊假丝酵母细胞和细胞壁对铜离子吸附条件的研究

观察温度和ｐＨ值对产朊假丝酵母细胞与分离纯化的细胞壁对铜离子吸附的影响,探讨细胞壁在酵母吸附重金属离子过程中的作用ｐＨ升高,细胞和细胞壁对铜离子的吸附能力都提高,吸附最适ｐＨ为６．０。温度升高可提高细胞和细胞壁的吸附能力,最适温度为５０℃。细胞壁是铜离子吸附的主要部位,细胞壁嵌合蛋白（３３×１０＾３蛋白）起重要作用。     

阿拉伯半乳糖蛋白在被子植物中的功能

阿拉伯半乳糖蛋白(arabinogalactan proteins,AGPs)是一类富含羟脯氨酸/脯氨酸的高度糖基化的蛋白分子,在高等植物的细胞壁、质膜和胞外基质中广泛存在。AGPs是一类重要的糖蛋白,它在被子植物营养生长和生殖发育的各个环节都可能发挥作用,涉及体细胞胚胎发生、细胞增殖、细胞膨大、细胞程序性死亡、损伤防御、根形态建成、花粉管生长以及植物激素信号传导等。植物结构基因组学及功能基因组学的快速发展,使得人们对AGPs的表达模式和功能特点有了更深入的认识。本文首先就AGPs的分子结构和分类,然后重点就利用基因组序列信息分析以及正、反向遗传学等手段进行的AGPs在植物营养生长、生殖发育、细胞程序性死亡,以及分子互作和信号传导等方面的作用的研究进行了综述。     

茉莉酸甲酯诱导烟草幼苗抗炭疽病与PAL活性及细胞壁物质的关系

探讨了茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, Me-Ja)诱导烟草幼苗抗炭疽病与苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、木质素和富含羟脯氨酸蛋白(HRGP)含量的关系。 Me-Ja处理烟草幼苗不仅可以提高幼苗抗炭疽病的能力,而且明显提高幼苗的PAL活性、木质素和HRGP含量; 3个不同抗性品种的烟草幼苗的PAL酶活性、木质素和HRGP含量三者与感病程度之间的负相关都达到显著水平,表明PAL、木质素和富含羟脯氨酸蛋白(HRGP)在茉莉酸甲酯诱导抗病中起关键作用。     

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