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酰基载体蛋白的基本表达

2022.10.14

  随着分子生物学和基因组学研究的不断深入,有关植物不同 ACP 功能分析的研究取得了一定进展。拟南芥 ACP1 是种子中优先表达的 ACP 基因。Branen 等人构建了 35S 启动子驱动的带有 ACP1 和其上游 400bp 序列的植物表达载体,转基因的拟南芥植株在叶组织中该基因的表达增加了 3-8 倍,而在种子中没有明显变化。若 ACP1 转录起始位点上游 400+-bp 区域或 CaMV 35S 启动子删除后,转基因的拟南芥植株 ACP1 蛋白的表达量不增加。因此,ACP1 的过量表达可能是 CaMV 35S 启动子的增强子元件与 ACP1 400+-bp 启动子区域相互作用的结果。在表达增强的同时,叶组织中脂肪酸组成也发生了变化,16:3 的脂肪酸含量明显减少,而相应的增加了亚油酸(18:3)的含量。但总脂肪酸含量没有改变。Battey 等人在转基因的烟草中表达菠菜 ACP1(在菠菜叶组织中占优势),与内源的烟草 ACPs 比较,ACP1 的表达提高了 2-3 倍,但叶片中总脂肪酸含量和脂肪酸组成都没有发生变化。这可能是由于不同的 ACP 异构体对于脂肪酸酰基链长度具有不同的偏好性。Suh 等在芫荽中鉴定了一个胚乳表达的 ACP,并通过体外实验证明该 CsACP-1 是△4-acyl-ACP 去饱和酶(催化棕榈酰基载体蛋白在△4 位脱氢形成特殊脂肪酸岩芹酸 16:1△4)所必需的。在拟南芥中反义抑制叶组织偏好的 ACP4,转基因 T2 代植株中出现不同程度的白化表型,并且这一表型与 ACP4 蛋白减少以及叶片脂肪酸含量减少共分离,同时白化的植株生长矮小,推测 ACP4 在叶绿体膜脂相关的脂肪酸合成中起重要作用。

  近几年,对 ACP 基因组 DNA 及其上游调控序列的研究取得了一定的进展。如 Suh 指出拟南芥和芫荽质体型的 ACP 异构体基因组大小有差异,但结构是相当保守的,都是由 4 个外显子和 3 个内含子组成的,并且内含子都遵守 GT-AG 的规则。对芫绥 ACP1 基因组上游序列的研究中发现多个顺式调控元件,如 2 ACGTmotifs(TACGTT),2 E-boxes(CAGATG,CATTTG),1 GCN4-like motif (CAAGTCA),4 AACA motifs(AACAAA)和 2(CA)n elements,这些元件都是种子或胚乳特异性表达所必需的。而 GUS 表达进一步实验表明:Cs-ACP1 上游-117 -+76 区(包含 1个 GCN-like 基序、2 个 AACA 基序和 2 个(CA)n 元件)是该基因在种子中优先表达所必需的,而-242—118 区(包含 2 个 ACGT 基序、2 个 E-boxes 和 2 个 AACA基序)参与了该基因表达量的调控。此外,尽管不同植物或同一植物不同 ACP基因转录获得的 mRNA 5' 非编码区(5'-UTR)有很大的差异,但都存在保守的七核苷酸基序 “CTCCGCC”及 “CT-rich”区。有研究表明,“CTCCGCC”Box区和“CT-rich”区对控制 ACP 基因组织特异性表达具有重要的激活作用。例如,拟南芥 ACP1 和 ACP2 的 5'-UTRs 分别在种子和根中与该基因的表达相关。对 Enoyl-ACP 还原酶的表达研究也发现这种 5'-UTR 参与基因不同组织差异表达调控的情况,缺失 5'-UTR 中“CT-rich”保守区导致该基因在叶中的表达明显减少,而在种子和根中的表达不发生变化。

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