14―3―3蛋白在植物碳氮代谢中作用

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1、14—3—3蛋白在植物碳氮代谢中作用摘要：14-3-3蛋白是一种重要的信号转导调节分子，通过与磷酸化的目标靶蛋白相结合，调节植物的一系列生命活动过程，包括生长发育、糖代谢、氮素的吸收和利用等。概述了14-3-3蛋白的结构、种类、分布，并重点介绍了14-3-3蛋白在植物碳氮代谢中的作用，同时提出研究14-3-3蛋白的功能、探讨其在植物糖代谢中的调控机制，对今后农作物品质改良具有重要意义。关键词：14-3-3蛋白；结构；种类；分布；碳氮代谢14-3-3蛋白最早由MooreB和PerezV于1967年在哺乳动物

2、脑部酸性可溶性蛋白中发现，并根据其在DEAE纤维素层析中的片段数与淀粉凝胶电泳中的位置命名［1］。其后约20a时间里，人们普遍认为14-3-3蛋白仅仅存在于动物脑部，与神经元的功能有关［2〜4］。但是近期的研究表明，14-3-3蛋白存在于所有调查过的真核生物的所有器官和组织中［3］,含有14-3-3蛋白的组织数目之大，说明其功能涉及到许多生命活动过程［2］；而在所有调查过的原核生物中都不存在。14-3-3蛋白是蛋白质与蛋白质质检相互作用的“桥梁”，能与多种蛋白质相互作用，几乎参与生命体的所有生理反应过程。

3、近年来越来越多的研究者对其在植物糖代谢中的调控作用开展了深入研究。本文根据近年来的研究进展，就14-3-3蛋白在植物糖代谢的作用加以介绍，为进一步研究14-3-3蛋白在生产实践中的应用研究提供理论依据。114-3-3蛋白的结构14-3-3蛋白中心区域高度保守，绝大多数变异发生于N和C端。事实上，N端氨基酸的保守性仅14%,而C端氨基酸仅有极小的保守性［3］。214-3-3蛋白的种类314-3-3蛋白在植物体内的表达与分布3.114-3-3蛋白在植物体器官中的表达与分布14-3-3蛋白广泛分布于植物的各个器

4、官和组织。Wilczynski等的研究表明，14-3-3蛋白在植物体内的分布具有器官组织特异性，其表达受到发育阶段的调节。该结论得到后续研究的支持，同时Westernblot还表明马铃薯叶片中14-3-3mRNA的总含量随着叶片的衰老而减少［10］。Szopa［9］利用Northernblot分析马铃薯中已知的6种14-3-3蛋白同工型在各个不同器官组织内的分布情况，显然，各同工型在不同的器官中表达量不同，同一器官中不同的同工型之间表达量存在很大的差异。分析各同工型在沿茎的相邻叶片中的分布可以发现：除35

5、g外，14-3-3蛋白的各同工型在叶片中的含量从生理上端到生理下端（随叶片生理年龄的增加）呈一定的梯度分布，说明14-3-3蛋白的表达可能受到所在组织的生理年龄的调控［9,12］,荧光蛋白标记检测也证明了上述结论［13］o14-3-3蛋白表达的组织特异性是其启动子序列特征的反映。对马铃薯14-3-3蛋白同工型16R的假定启动子区的分析表明，多数功能区域都能被Dof蛋白、E/ABRE-likeBox识别［9］。有研究表明，Dof蛋白在体内作为转录起始区域［13］；而在B-菜豆素基因启动子中，E-box定位于

6、不同位点对基因表达起到协同调控的作用［14］；AGAAA序列在番茄花粉中随发育进程调节late52基因的表达［15］；-300element被证明是大麦醇溶蛋白、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白基因的增强子元件，转录因子Jun和GCN4与该功能域结合［16］；ARE结合位点的存在使得16R启动子受到生长素IAA的强烈诱导；而GATABox、I-Box和GT1box与高度的光调控和组织表达特异性有关，后者可以稳定TFIIA-TBP-DNA复合体，SEF4结合位点的存在暗示这3种元件构成一个增强子发挥作用［9］,类似于大

7、豆基因编码存储蛋白时的情况［17］；14-3-3蛋白的高表达可能与SAR/MAR序列有关［18］,该序列与染色质同核基质的结合有关，而与核结构结合的基因都是高度活化的；蔗糖调节基因中的保守序列AATAGAAAA可能对于启动子的活化很重要，因为有结果表明14-3-3蛋白同工型16R基因受蔗糖含量或是蔗糖代谢产物的控制，14-3-3蛋白的活性可能与韧皮部的装载有关［9］。3.214-3-3蛋白在植物细胞内的分布14-3-3蛋白广泛分布在细胞内，这与它作为各种成分参与到多种蛋白质间的相互作用的观点相符合，但是，

8、某些特殊的亚细胞定位表明某些同工型具有特化的组分。利用同工型特异的抗体及14-3-3蛋白与绿色荧光蛋白融合获得了拟南芥中8类同工型的亚细胞定位，表明特定的同工型有特异的细胞内定位，同时，拟南芥的5条染色体上都至少有1种14-3-3蛋白同工型分布［2］。在转基因拟南芥中，通过竣基端融合绿色荧光蛋白对同工型K和U的定位研究表明，同工型K趋向于定位在原生质膜，而同工型U则趋向于定位在细胞质中［19］o通过免疫显微技术对细胞核内容物的