植物ABC转运蛋白与次生代谢产物的跨膜转运

ABC(ATP-Binding Cassette)转运蛋白是目前已知最大、功能最广泛的蛋白家族,参与生物体内多种物质的转运,因其在生物体内与肿瘤细胞耐药性等一些重要的生理过程密切相关而引起了人们的广泛关注。研究发现,在已完成全基因组测序的生物中,ABC转运蛋白在拟南芥和水稻中数量最多,推测与植物次生代谢产物的跨膜转运相关。植物产生生物碱、萜类化合物、酚类等大量次生代谢产物,保护植物体免受环境中生物和非生物胁迫的损伤。这些化合物的累积和排泌被高度调节,ABC转运蛋白在其中起着重要的作用。本综述介绍了植物ABC转运蛋白及其在植物次生代谢产物累积和跨膜转运中的研究进展。

乌桕毛状根培养与次生代谢产物累积研究

利用发根农杆菌ATCC15834诱导获得乌桕毛状根,研究了不同培养条件对乌桕毛状根生长及次生代谢产物累积的影响。结果表明:乌桕毛状根生产量随培养时间的增加而增加,在第6周时达到最大产量(0.6668g/瓶,DW);1～4周内暗培养更利于毛状根的生长,其后则光照培养更好;在相同培养时间内,毛状根在B5和1/2MS基本培养基上产量大于1/4MS、1/8MS及WP培养基;HPLC测定结果表明,1/4MS较其它培养基更利于多酚类代谢产物的累积。

植物多药和有毒化合物排出转运蛋白研究进展

植物在生长及适应环境的过程中会吸收很多有益或有害的物质,自身也会产生大量代谢物,植物对这些物质的转运是植物生长发育及适应环境的重要环节,有多种转运蛋白家族参与其中。多药和有毒化合物排出转运蛋白(MATEs)是生物体中重要的转运蛋白家族之一,而植物中MATE基因的丰富程度要远远高于其他生物。根据植物MATEs的蛋白结构,这些基因被分为4个主要的亚家族,即MATE I,MATEⅡ,MATEⅢ和MATE IV。同一亚家族或同一MATE基因簇的基因还具有相同或相似的功能。植物MATEs定位于细胞的各种生物膜上,如细胞质膜、液泡膜、高尔基膜及囊泡膜等。此外,一些MATEs的表达还具有组织特异性,它们转运的底物也具有多样性和特异性,使得MATEs呈现出多种生物学功能。它们在外源性物质的排出、次生代谢产物的转运和累积、铁转运、铝脱毒和植物激素信号传递及植物的抗病性等方面都起着重要作用。该文对MATEs的发现、基因分类、亚细胞定位及生理功能等方面进行了概述,对深入研究该基因家族提供了思路,对该基因家族的应用进行了展望。

HPLC指纹图谱分析竹节参茎叶化学成分的累积特征

目的研究不同生长期竹节参茎叶中化学成分的累积变化规律。方法采用HPLC法测定不同生长期竹节参的茎叶,根据紫外光谱特征鉴别对应成分类型,计算相似度;运用聚类分析(HCA)、主成分分析(PCA)和偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)对竹节参茎叶进行模式识别分析;结合热图分析各类化学成分的累积变化规律。结果建立了竹节参茎叶的HPLC指纹图谱,标定了23个共有峰,对应化学成分类型主要为黄酮类和皂苷类,并指认了其中7个共有峰;22批样品的一致性较高;竹节参茎叶在不同生长期内的成分累积特征存在差异,4、5月份黄酮类成分积累最多,而皂苷类成分的累积量在6、7月份达最大值;通过HCA、PCA和PLS-DA可将不同生长期的竹节参茎叶完全区分开来,其中,有7个特征峰可作为不同生长期竹节参茎叶差异性的主要标志。结论竹节参茎叶含有丰富的黄酮类和皂苷类成分,HPLC指纹图谱结合化学计量学法能反映其生长期内次生代谢成分的动态累积变化。

植物PDR型ABC转运蛋白的结构及功能

ATP-结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白是目前已知最大、功能最广泛的蛋白质家族。多向耐药性(pleiotropic drug resistance,PDR)蛋白是该家族中仅存于植物和真菌中的一个亚族,结构域与其他亚族相反,即核苷酸结合域(nucleotide-binding domain,NBD)位于跨膜结构域(trans-membrane domain,TMD)的N端。目前已发现PDR型转运蛋白具有转运次生代谢产物和参与胁迫反应等方面的功能。植物PDR基因分为5个亚族:I族基因涉及多种生物和非生物胁迫反应,II￣V族基因功能研究甚少。植物PDR基因在器官水平、化学及环境因素影响下具有特异性较好的表达谱。本文系统阐述了植物PDR型转运蛋白基因的进化、结构及其功能,为理解植物PDR型转运蛋白在生物分子转运和复杂生理功能方面提供一个基础框架。

植物PDR蛋白转运机制及功能的研究进展

植物多向耐药性(pleiotropic drug resistance,PDR)基因亚家族是ATP结合盒(ATP-binding cassette,ABC)基因家族的一员,其编码的PDR蛋白通过水解ATP释放能量、引起蛋白构象变化实现物质跨膜转运。PDR蛋白可以转运萜类物质、植物生长素和金属离子以应答外界生物和非生物胁迫。综述植物PDR蛋白结构、转运机制及其功能,为克隆植物PDR基因并深入研究其结构与功能提供基础知识。

人参多向耐药性转运蛋白基因保守区序列的克隆及分析

目的对人参多向耐药性(PDR)转运蛋白基因进行克隆及序列分析。方法利用其他植物PDR基因的保守区域设计简并引物,以人参根总RNA为模板,采用RT-PCR方法扩增人参PDR基因片段并连接至pGEM-T Easy载体上,阳性克隆经PCR检测后测序。结果得到一段长693 bp的基因序列,序列分析表明,该片段编码231个氨基酸,与植物PDR基因核苷酸和氨基酸序列同源性分别在76%和80%以上。分析表明该序列属于PDR转运蛋白的核苷酸结合域,具有PDR转运蛋白的C端Walker A、ABC标签模体和C端walker B 3个保守功能域。结论首次从人参中克隆出PDR转运蛋白基因,为研究人参次生代谢产物的转运和积累机制奠定了基础。