植物纤维素生物合成及其相关酶类

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1、细胞生物学杂志,一·植物纤维素生物合成及其相关酶类都付菊李学宝华中师范大学生命科学学院,武汉一一,摘要纤维素是由成千上万个葡萄糖分子通过糖普键连接的具有一定立体构象的链状聚合,其葡萄糖残基约为个。它是细胞壁的主要组成成分之一。植物,大多物数藻类,一些细菌和真菌甚至有些动物都能合成纤维素。它作为世界上最丰富的,具有巨大商业价值的生物多聚体,几十年来一直受到人们的重视,成为人们的研究热点。尽管如此,这方面的研究仍比较滞后,人们对纤维素生物合成途径及其相关酶类还是知之甚少。近几年来,随着基因组学的发展,关于纤维素的生物合成及相关基因表达调控的研究也成绩斐然,现就高等植物纤维素生物合

2、成途径及其相关的纤维素合成酶的最新研究进展作一介绍。关键词纤维素生物合成途径纤维素合成酶纤维素是由一,糖昔键连接形成的不分枝多的基本结构单元。,其重复结构单位,糖是纤维二糖但是其合成机制纤维素合成的场所,。,却非常复杂涉及到多种酶纤维素合成酶谷应用冰冻蚀刻技术,在绿藻中第一次观察到位,,,,幽醇糖基转移酶纤维素酶蔗糖合成酶于纤维素微纤丝末端的复合体验证了纤维素微纤细胞骨架蛋白,蛋白等可能都与纤维素合成丝的组装是在纤维素延伸顶端的酶复合体中完成的有关。等采,。,用随机测序和序列分析法这一假说复合体的亚单位颗粒分三行线性排列首次从棉花中克隆了编码纤维素合成酶催化亚基的形成线形酶复

3、合体的结构,是纤维素合成的场所。一,‘。,、,、、糖昔转移酶基因此后在水稻拟后来分别在细菌苔鲜蔽类植物和微管植物、、南芥玉米杨树等更多的植物中分离克隆出,中也观察到类似的末端复合体而在玉米中则观察。,,。基因川形成一个庞大的基因家族家族内到球状复合体在高等植物中观察到象玫瑰花结,。,,。的每个酶彼此相关协同作用同时利用突变一样的末端复合体集中在纤维素聚集的地方玫体研究已经了解到在纤维素合成中的作用及表瑰花结六聚体的每个亚基即纤维素合成酶亚基合。,,。达调控此外在植物中还存在大量的纤维素合成成条葡萄糖链形成条链的微纤丝拟南芥,。,酶相似蛋白其功能还不清楚研究表明纤维温度敏感,型

4、突变体基因突变纤维素含、素生物合成是纤维素合成基因非纤维素多糖合成,一,量降低抗酸葡聚糖量也很低且细胞膜上的基因以及结构蛋白与非结构蛋白基因等在细胞发育玫瑰花结数量减少,可能是此酶的突变扰乱了玫瑰、。。信号调控下进行协同表达相互作用的过程下面花结复合体结构的结果这表明了可能是玫瑰从纤维素生物合成及有关的合成酶等几个方面来介,花结复合体的组分之一而且玫瑰花结复合体的确。。绍近年来的研究进展‘与葡聚糖结晶为纤维素微纤丝的过程有关儿等进一步应用棉花蛋白中心区域的多纤维素的生物合成,证,克隆抗体技术明质膜上具有玫瑰花状结构该纤维素的合结构为纤维素合成酶复合体,蛋白存在于玫瑰成主要是葡

5、萄糖残基相连形成葡萄糖昔链,伸展的葡萄糖普链多聚体形成一个扁平的。一一一一带状结构葡萄糖链之间在分子内部与分子间氢键收稿日期接受日期,国家自然科学基金和湖北省自然科学基金和范德华力的作用下形成晶体化的纤维素和有序资助项目。,,。一,一的高级结构葡聚糖多链组成的微纤丝是纤维素通讯作者￡￡部付菊等植物纤维素生物合成及其相关酶类。,。一花结上这一发现证明了基因在纤维素合成中大概在之间其中含有个内含子其,,一具有重要作用为玫瑰花结末端复合体是纤维素生转录产物介于刁编码的肤链长约。个氨基酸。这些基物合成场所的假说提供了直接证据因的内含子与外显子的排列比较纤维素生物合成过程保守,内含子的

6、有无决定基因之间的最主要差异。、、、目前关于纤维素合成的机制存在不同的假说。将已知的植物拟南芥玉米棉花水稻和,,一种假说认为葡聚糖链的延伸是在行进型的糖昔杨树中的蛋白氨基酸序列进行同源性比较结。转移酶作用,果发现他们都具有个残基和个跨膜结构域下催化多个糖昔残基连接到正在合成。,的纤维素链末端醋酸杆菌纤维素合成可能属于此拓扑学分析可知个残基紧密相连与种机制。而另一种假说则认为,一些短的葡聚糖与的保守序列一起在细胞质膜一面形成底物结合的活性位点。这与细菌中的蛋白序列的保守区是脂质或蛋白质作用而聚合成为成熟的纤维素聚合。,体。农杆菌可能利用脂多糖链作为中间物质而合成一致的另外植物的

7、蛋白的端含有两个,纤维素,属于第二种机制。尽管这两种合成机制保守的锌指区或结构域具有个保守的串联,,,,巧,还未被完全证实但是最近的研究表明高等的半肤氨酸残基此序列可与。,植物纤维素合成机制可能属于第二种结合推测与蛋白各亚基之间的相互作。,植物中一,、用有关与细菌的蛋白相比植物中还含有的纤维素合成是糖昔链的起始。,一延伸和终止过程在离体条件下很难证明二磷酸两个特有的区域种间高度保守区,一,。一,。和易变区勿详四尿普葡萄糖直接合成纤维素但目前普一,一。。区在所有植物中的功能还未确定只是推测遍认为为纤维素合