植物ABCG转运蛋白功能的研究进展

高等植物中细胞器及细胞之间是由生物膜分隔开来,但在植物的生理代谢及应对逆境胁迫的过程中,细胞器及细胞之间需要大量的信号与物质的交流.多数情况下,这些跨膜交流由膜上的转运蛋白来执行,其中以ABCG亚家族为代表的ABC转运蛋白家族是一类介导多种不同类型物质的跨膜转运以完成相应功能的转运蛋白.植物比其他真核生物拥有数量更多的ABCG转运蛋白,表明植物中ABCG转运蛋白具有多样且重要的功能. ABCG转运蛋白不仅参与植物正常生长发育过程中许多物质的转运,执行诸多重要的生理功能,还广泛参与植物对干旱、重金属、温度、渗透和抗生素等非生物胁迫,以及病原菌、害虫和植物化感作用造成的生物胁迫响应过程中的信号与物质转运,说明ABCG既与植物的正常生长发育相关,也在植物抵抗逆境胁迫中发挥重要作用.本文对植物ABCG转运蛋白的结构、分类、生理功能及在抗生物与非生物逆境胁迫的功能进行系统总结,为深入了解植物ABCG转运蛋白多样化功能、研究趋势和利用植物分子育种技术对ABCG基因进行表达调控以获得具有优良特性的植物新种质提供重要借鉴和参考.     

土壤-植物体系中锌镉稳定同位素分馏研究进展

稳定同位素分馏技术对于示踪土壤-植物体系中重金属的迁移转化过程具有重要作用.本文阐述了土壤-植物体系中锌镉迁移转化主要涉及的土壤根际过程、根系吸收过程和根部-地上部转运过程及其对应产生的同位素分馏特征.在土壤根际过程,土壤固相对锌、镉的吸附解吸反应影响重金属在土壤溶液中的移动性和同位素组成:锌轻同位素、镉重同位素倾向于被土壤固相释放进入土壤溶液;植物根系活化作用则导致土壤固相结合的锌重同位素的释放.根系吸收过程影响土壤-植物间的同位素分馏:质外体吸附锌重同位素,共质体吸收过程中低亲合力转运系统产生锌轻同位素富集,高亲合力转运系统基本不产生分馏或略产生锌轻同位素富集;植物根系存在含硫基团结合镉,并且仅有低亲合力转运系统对镉轻同位素进行吸收转运.在根部-地上部转运过程,根部区室化作用影响植物体内重金属的迁移和地上部同位素组成:锌重同位素、镉轻同位素倾向于在根部储存,导致锌轻同位素、镉重同位素向地上部迁移.在土壤-植物体系中,锌镉同位素分馏现象存在明显差异,反映出植物对锌镉元素不同的吸收、转运和储存机制.     

ftsZ基因与质体的分裂

质体是植物细胞中一类重要的细胞器, 其正常分裂过程与植物细胞的分化和发育密切相关. 人们对于质体分裂的早期研究主要集中于质体分裂过程的形态学观察和对某些突变体材料的遗传学分析, 而对于控制质体分裂的分子基础尚无明晰的认识. 近年来, 随着原核细胞分裂基因类似物在植物中的发现以及对质体进化祖先原核生物细胞分裂机制的解析, 极大地促进了人们对质体分裂机制的认识. 通过对分裂相关基因的功能研究, 人们认为作为内共生产物的质体可能与其原核祖先具有相似的分裂机制, 特别是对在分裂过程中发挥关键作用的ftsZ基因功能的深入研究为人们从分子水平上认识质体分裂的机制奠定了坚实的基础. 本文对质体分裂的研究历史进行了简单的回顾, 并对近来质体分裂分子机制的研究进展做一简要评述.     

ftsZ基因与质体的分裂

质体是植物细胞中一类重要的细胞器, 其正常分裂过程与植物细胞的分化和发育密切相关. 人们对于质体分裂的早期研究主要集中于质体分裂过程的形态学观察和对某些突变体材料的遗传学分析, 而对于控制质体分裂的分子基础尚无明晰的认识. 近年来, 随着原核细胞分裂基因类似物在植物中的发现以及对质体进化祖先原核生物细胞分裂机制的解析, 极大地促进了人们对质体分裂机制的认识. 通过对分裂相关基因的功能研究, 人们认为作为内共生产物的质体可能与其原核祖先具有相似的分裂机制, 特别是对在分裂过程中发挥关键作用的ftsZ基因功能的深入研究为人们从分子水平上认识质体分裂的机制奠定了坚实的基础. 本文对质体分裂的研究历史进行了简单的回顾, 并对近来质体分裂分子机制的研究进展做一简要评述.     

植物NIP水通道蛋白的结构、功能和调控研究进展

类NOD26膜内在蛋白(nodulin 26-like intrinsic proteins, NIPs)又名根瘤素26-like内在蛋白、类根瘤菌26膜内在蛋白、类Nodulin26内在蛋白,是水通道蛋白(aquaporin protein, AQP)家族的亚家族之一. NIP由AqpN基因进化而来,广泛存在于植物体中,其对底物选择具有特异性,根据选择性过滤器(aromatic/arginine, ar/R区)的不同分为3个亚族. NIPs参与水分、尿素、甘油、硼、砷、硅等物质的吸收和转运,在维持植物生长过程中的水分平衡和渗透压及抵御逆境胁迫等方面发挥重要作用.近年来,有关NIPs对植物生长发育和逆境调控功能的研究越来越多.本文系统阐述了植物NIP家族的起源与进化、结构与分类、生物学功能及调控机制,并对目前NIP研究中存在的问题和未来的研究方向进行了讨论,为深入探究NIP家族在不同植物中的作用模式和遗传改良应用提供参考资料.     

MFS超家族转运蛋白结构基础及转运机制

MFS(major facilitator superfamily)转运蛋白家族是目前已知的最大的膜转运蛋白家族之一.该家族膜转运蛋白广泛存在于整个生物界,其功能也与很多生命活动现象息息相关.作为膜转运蛋白,其基本功能是协助完成物质的跨膜转运.为了更好地理解MFS超家族蛋白如何实现物质的跨膜转运,科研人员致力于对其进行结构生物学研究.至今为止,总共有16个MFS超家族蛋白成员的结构得到解析.有限的结构信息可以提供一些线索,帮助我们理解跨膜物质转运的机制.本文除了介绍MFS超家族蛋白结构生物学和转运机制的研究进展外,还通过对已有结构和转运机制的介绍,实现对将来研究的展望.     

脱血红素细胞色素c的跨膜转运与N端序列的两亲性螺旋结构

蛋白质跨膜转运是当前分子生物学、细胞生物学研究中十分活跃的领域之一,在真核细胞中,蛋白质跨膜转运主要有三种类型:(1)以胞吞或外排形式通过质膜;(2)跨内质网膜转运;(3)跨线粒体、叶绿体等膜系的转运,线粒体的大部分蛋白质是在细胞质内核糖体上以前体的     

硬脂酰化的IgG对磷脂酰乙醇胺脂双层的稳定作用

生物膜中的某些磷脂(如phosphatidylethanolamine,PE;cardiolipin,CL等)具有多态性,即在一定条件下可从双层相转变成非双层相(如六角形Ⅱ相,Hexagonal H_Ⅱ phase)。这种性质在膜融合、物质跨膜转运及蛋白质嵌入膜等过程中可能具有重要意义。研究蛋白质对膜脂多态性的影响,对于深入理解膜脂-膜蛋白的相互作用及生物膜结构与功能的关系,显     

分选链接蛋白家族研究进展

分选链接蛋白(sorting nexins,SNXs)是一类含有吞噬细胞氧化酶同源性结构域(Phoxhomology domain,PX domain)蛋白的统称,在哺乳动物中有33个成员,其PX结构域易与定位于早期内涵体的磷脂酰肌醇-3-磷酸(phosphatidylinositol-3-phosphate Ptd Ins(3)P)结合,参与蛋白跨膜过程中货物分子接头蛋白与膜锚定蛋白的结合等蛋白间的相互作用,故SNXs在细胞内吞、蛋白分选、细胞信号转导、膜运输、膜重塑和细胞器运动等方面均起重要作用.不同SNXs尚含差别较大的其他结构域,据差异结构域的不同,可进一步分为3大类.其中某些成员参与肿瘤、阿尔茨海默症、神经疾病和心脏病等人类重大疾病的发生.本文概述其发现、基因定位、结构、分类、功能及相关疾病等的研究现状,并展望其相关动向.     

哺乳动物细胞中可能存在着新的葡萄糖转运蛋白质

已知的葡萄糖转运蛋白分子量大约为55kD,是一种具有重要生物功能的膜蛋白质。它担负着将细胞膜外的葡萄糖转运到细胞内的任务,为细胞提供能量来源。 肌肉和脂肪细胞吸收葡萄糖的分子机制是细胞外的胰岛素作用于细胞膜,与膜上胰岛素受体结合,受体就将信号传给细胞内贮存的葡萄糖转运蛋白质(目前尚不清楚这个信号是如何传递的),葡萄糖转运蛋白质接收信号后就大量地向细胞膜上转移,迅速将膜     

与光系统Ⅱ颗粒结合的蛋白酶的初步分析

叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,光合作用中光能的吸收、传递和转化、水的裂解及光合磷酸化等功能均是在具有一定分子排列和空间构象并镶嵌于类囊体膜上的叶绿素蛋白复合体中进行的。叶绿体类囊体膜蛋白的周转需要多种蛋白酶的水解作用。在蛋白质合成后加工成熟中,已证实光系统Ⅱ(PS Ⅱ)反应中心D1蛋白(Q_B结合蛋白)的C-末端加工需要一个类囊体膜结合的蛋白酶,质体菁N-末端加工也需要一个类囊体结合的蛋白酶,与PSⅡ水裂解相关联的三种外在性水溶性蛋白如同Cyt.b-f在整合到膜上时需要类囊体膜结合     

人红细胞带3蛋白结构域间的通讯

带3蛋白(Band 3)是人红细胞膜上的主要蛋白质,具有阴离子转运的功能.它是目前被研究得最广泛的膜蛋白之一.从结构上看,Band 3可分成两个结构域.其中膜结构域负责其阴离子转运功能,而细胞质结构域则与细胞膜骨架蛋白(如锚蛋白ankyrin等)相联从而起到稳定膜骨架的作用.尽管细胞质结构域对于Band 3膜结构域的阴离子转运功能并不是必需的,然而最近有些证据表明这两个结构域之间可能存在一定的联系,但迄今为止人红细胞Band 3两个结构域之间通讯的分子机制和结构基础仍不清楚.     

不同抗冷性水稻质膜■-核苷酸酶活性的生化及细胞化学研究

5′-核苷酸酶(EC 3.1.3.5)催化5′-核苷单磷酸水解生成相应的核苷和正磷酸。该酶在人和动物组织细胞中主要分布在质膜上,在细胞分级分离研究中常被用作质膜的标志酶。然而该酶在植物细胞内的定位及其与抗冷性的关系,至今尚未见报道。低温会导致不抗冷植物细胞膜系统、细胞器和细胞骨架组分的异常;低温冷害对水稻线粒体膜的流动性的影响及ATP含量的变化也有过报道。本文以不同抗冷性的水稻品种为材料,研究5′-核苷酸酶在水稻幼叶细胞中的定位及其活性在冷害中的变化,为阐明冷害机理提供实验依据。     

单重态氧、羟自由基和过氧化氢对溶酶体H~+-ATPase功能的损伤作用

溶酶体是个重要的细胞器,执行着诸如分解细胞吞噬异物的水解老化的细胞结构、使死细胞自溶等防御和代谢功能.其数十种水解酶必须在弱酸性的内环境中才能发挥上述作用.溶酶体内部比胞浆的pH低2—3个单位,维持这种跨膜H~+梯度是靠其膜上的H~+-ATPase向内转运H~+,该酶受损伤将导致溶酶体功能紊乱并影响整个细胞.     

核黄素光敏反应对溶酶体H~+-ATPase产电性的影响

溶酶体是执行多种代谢和防御功能的细胞器.以往自由基医学领域对溶酶体的研究集中于活性氧对其膜的脂质过氧化作用及该损伤是否可导致细胞死亡,未注意对其膜H~ -ATPase损伤的研究.该H~ 泵维持溶酶体内的弱酸性,其所具有的产电性(electrogenicity)可增强膜的渗透稳定性,还可促进把蛋白质降解生成的胱氨酸转运出溶酶体,我们认为,对该H~ -ATPase的光敏损伤值得重视,因此研究了几种活性氧对该H~ -ATPase转运H~ 功能的损伤作用,本文揭示了核黄素光敏反应中~1O_2和氧自由基对该酶产电性的破坏.     

异源表达一个大豆Na+/H+逆向转运蛋白基因GmNHX2提高拟南芥的耐盐性

Na⁺/H⁺逆向转运蛋白调节细胞内的离子内平衡, 在植物耐盐性起重要的作用. 本研究克隆一个大豆Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的同源基因GmNHX2, 编码一条长534氨基酸的多肽并预测有10个可能的跨膜结构域. GmNHX2在大豆的根、茎和叶中表达, 但在根中的丰度最高, 受NaCl和PEG (polyethylene glycol)处理的诱导表达. GmNHX2与LeNHX2和AtNHX2的序列相似性高于AtNHX1和AtSOS1. 尽管系统发育分析将GmNHX2与细胞器(液泡和囊泡)逆向转运蛋白聚成一类, 但亚细胞定位的结果表明GmNHX2-EGFP (enhanced green flurescent protein)融合蛋白可能位于植物细胞的质膜或细胞器膜上. 与野生型植株相比, 异源表达GmNHX2的拟南芥植株在萌发和幼苗期都更加耐高浓度的NaCl. 这些结果暗示, GmNHX2是一个Na+/H+逆向转运蛋白同源物, 可能在盐胁迫下执行调节离子内平衡的功能.     

植物膜蛋白的囊泡转运及调控机制的研究进展

膜蛋白的囊泡转运对维持植物的生长发育、细胞内外的物质交换、细胞识别、免疫应答、信号转导等生物学过程具有重要的生理学意义.近年来,随着超分辨显微技术和蛋白标记方法的更新和进步,对膜蛋白转运相关机制的研究也取得了很大进展.尽管当前对囊泡转运机制的研究手段或技术方法有很多,但关于膜蛋白囊泡转运途径及其研究技术方法缺少系统的总结.本综述首先介绍了膜蛋白囊泡转运所涉及的相关细胞器,全面总结了植物膜蛋白的不同囊泡转运途径,并在此基础上,系统概括了研究植物囊泡转运所使用的化学方法和突变体;最后,展望了植物膜蛋白囊泡转运途径中的研究前景,以期为了解和阐明植物体如何感知及适应环境的调控机制提供一定的思路和见解.     

四硫富瓦烯衍生物-C60Brn的合成及其Langmuir膜

1985年Kroto等人首次发现在自然界中存在碳的第三种形式——C_(60)。1990年Kr(?)tschmer等人成功地合成了毫克级的C_(60)。由于C_(60)特殊的物理和化学性能,已引起人们极大兴趣。 1991年Obeng等人首次报道了C_(60)在气-液界面的分子行为,但不能获得优质的LB膜。作者发现C_(60)Br_n能克服C_(60)的缺点,其原因是C_(60)分子是一个疏水性分子,而Br原子的引入将大大提高C_(60)Br_n分子的两亲性。另外,研究结果表明C_(60)Br_n的吸电子能力比C_(60)强。C_(60)Br_n分子是一个很好的电子受体。     

减压病大鼠红细胞免疫功能的研究

近年来随着免疫学研究的逐步深入,已认识到红细胞不仅具有呼吸功能,而且象白细胞一样具有免疫功能。红细胞免疫的基础物质是其膜上的补体受体(CR_1或C_(3b)受体)。目前认为,红细胞在清除循环免疫复合物(CIC)中起重要作用。     

C60的二聚合现象

C_(60)的聚合反应是一项十分有意义的研究课题。“珍珠项链”式的C_(60)聚合物将具有优良的导电和非线性光学性能,有可能成为新型功能高分子材料。自Yeretzian等人于1992年采用激光蒸发C_(60)膜率先在气相中实现C_(60)聚合以来,这一领域的研究一直方兴未艾。但总体来看,采用激光等手段尚不能得到宏观量的结构规整的聚合物。1994年瑞士科学家Pekker等人采用金属钾与C_(60)高温蒸气的反应,在特定的温区得到聚合度逾100000的C_(60)线性聚合物,表明钾对于