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一种跨膜蛋白 闭锁蛋白的研究现状
邵立健 综述 朱清仙 审校
(江西医学院人体解剖学教研室,江西南昌330006)
摘要:紧密连接存在于上皮细胞的连接复合体中,有屏障功能和保持细胞极性的作用,已证实闭锁蛋白、Claudin 和JA M 位于紧密连接处,其中闭锁蛋白在维持紧密连接的功能方面有重要作用。闭锁蛋白与质膜下蛋白有密切的联系,其功能受到多方面因素的调控。
关键词:紧密连接; 闭锁蛋白; 上皮细胞; ZO 1; ZO 2
中图分类号:R318.04 文献标识码:A 文章编号:1001 1773(2004)03 0263 04
紧密连接主要存在于上皮细胞、内皮细胞间的连接复合体中,使相邻细胞膜紧靠在一起,形成环绕细胞的物理屏障结构,具有封闭上皮细胞间隙,防止可溶性物质从细胞一侧扩散到另一侧的屏障功能,同时它把上皮细胞分成顶侧的脂质成分和基侧的蛋白质
成分两个不同的功能区。紧密连接形成的屏障在不同上皮细胞间通透性不一,且这种屏障功能受到多种方式的调控,这与紧密连接的分子结构密切相关。近年来,几种紧密连接蛋白成分相继被证实,如闭锁蛋白、Claudin 和紧密连接粘附分子(JAM )等,但对于它
收稿日期:2003 11 18
修回日期:2004 02 25
作者简介:邵立健(1974 )男,汉族,都昌县人,江西医学院在读博士,主要从事肠粘膜屏障结构和功能的研究。
第24卷第3期2004年6月
国外医学 生理、病理科学与临床分册
Foreign M edical Sciences Section of Pathophysiology and Clinical M edicine
Vol.24 No.3
Jun. 2004
们的功能及其调节目前研究尚少。其中已证实闭锁蛋白是封闭相邻上皮细胞、内皮细胞之间间隙的重要成分,闭锁蛋白与质膜下蛋白有密切的联系。
1 闭锁蛋白的结构及其定位
1.1 闭锁蛋白的结构 1993年Furuse等用来自鸡肝的富含细胞紧密连接抗原成分制作单克隆抗体,免疫金标记电镜观察证实此蛋白质是准确定位于紧密连接部位的分子量为65kD的蛋白质。闭锁蛋白由504个氨基酸组成,包括4个跨膜区,一个长的羧基末端胞浆区,一个短的氨基末端胞浆区和两个细胞外环,其中第一个胞外环上有高含量的酪氨酸(25%)和甘氨酸(36%),其意义还不清楚。闭锁蛋白胞浆内羧基末端约有255个氨基酸组成,它与质膜下蛋白如ZO 1,ZO 2,ZO 3等结合[1,2]。第四个跨膜区对于闭锁蛋白准确定位于紧密连接起着重要作用,若第四个跨膜区的丢失将会导致闭锁蛋白的羧基末端错位到细胞外间隙[3]。对人、小鼠、袋鼠、鸡和狗的闭锁蛋白c DNA进行测序,发现人、鼠、狗的闭锁蛋白cDNA序列约90%同源,表明哺乳动物的闭锁蛋白在进化上有一定的保守性。鼠和狗等哺乳动物已成为人们研究闭锁蛋白的良好模型。
1.2 闭锁蛋白的定位 闭锁蛋白准确定位于紧密连接处,有学者观皮细胞之间有密封垫样结构,将胆汁与血液隔开。另外,在上皮源性M DCK单层细胞之间也可见密封垫样结构,封闭细胞之间的间隙。Wu 等[6]用免疫电镜证实闭锁蛋白位于睫状上皮和虹膜血管内皮细胞之间的紧密连接部位,推测其是正常兔眼的血 房水屏障的组成部分之一。
2 闭锁蛋白的功能
Hirase等[5]证实内皮细胞间紧密连接上的闭锁蛋白表达水平存在组织分布的不均一性,在脑内皮细胞,闭锁蛋白呈高表达,而在非神经组织的内皮细胞为低表达,同时还观察到闭锁蛋白的表达量在发育过程中增加,以维持紧密连接的功能。当闭锁蛋白在昆虫sf9细胞中过度表达时,在胞浆囊泡结构内形成特征性多板层小体,并有短的紧密连接线样结构。M c Carthy等[2]观察到在M DCK细胞高表达鸡闭锁蛋白后,跨上皮电阻(T ER)在用诱导剂诱导闭锁蛋白表达5h后逐渐上升,至31h T ER还高出正常水平的30% ~40%,同时增加了紧密连接线的数量。Sakakibara 等[6]发现高度磷酸化(丝氨酸残基和苏氨酸残基磷酸化)的闭锁蛋白选择性聚集在紧密连接区,而无磷酸化残基或磷酸化残基少的闭锁蛋白则分布在细胞的基侧,提示闭锁蛋白磷酸化与紧密连接的组装有关,这是否表明细胞内有一个闭锁蛋白的贮库呢?有关残基磷酸化的具体位置以及这些残基磷酸化受何种因素的调节尚不清楚。Wong等[7]证明高分子量的闭锁蛋白即高度磷酸化的闭锁蛋白是闭锁蛋白参与紧密连接组成的功能形式。表明闭锁蛋白特别是磷酸化的闭锁蛋白对于紧密连接的形成发挥着一定作用。
紧密连接有屏障功能和保持细胞极性的功能,闭锁蛋白在保持紧密连接这两个功能上有多大作用呢? Balda等[1]用基因工程技术诱导闭锁蛋白在M DCK细胞内过度表达,发现TER升高,细胞间的通透性降低。闭锁蛋白被转化到成纤维细胞后,观察到本来无闭锁蛋白的成纤维细胞在细胞连接处表达闭锁蛋白,并发现成纤维细胞间的黏附性更强。为了阐明闭锁蛋白的作用,有学者[8]把敲除了羧基末端的闭锁蛋白导入细胞,使T ER下降,对小分子物质的通透性升高,即紧密连接的屏障功能减弱,另有学者[2]把敲除了氨基末端和细胞外环的闭锁蛋白导入细胞,引起TER下降,同时提高了荧光示踪剂的通透性。这提示闭锁蛋白在维持细胞间的通透性、保持细胞间的跨上皮电阻有重要意义。Fallon等[9]用病理模型也证明了这一点,他们发现胆总管结扎后闭锁蛋白的表达和定位均发生明显变化,在胆总管结扎2d后,闭锁蛋白的表达水平下降50%,9d恢复正常水平,还观察到胆总管结扎后,闭锁蛋白染色呈不连续性,紧密连接的通透性发生改变。T akakuwa[10]等发现胆总管结扎后6h,闭锁蛋白mRNA水平明显升高,但未观察胆总管结扎后更长时间闭锁蛋白的变化,表明在急性损伤早期高表达,保护胆总管内皮,随着时间延长,其表达下降。用间接免疫荧光法观察到细菌感染后引起呼吸道上皮细胞闭锁蛋白量下降,当蛋白量开始降低时,上皮细胞紧密连接及其细胞结构病变不明显,但当蛋白量明显降低时,上皮细胞和紧密连接均发生明显的形态学损伤[11]。Youakim等[12]在细胞水平上观察到干扰素减弱上皮细胞的屏障功能是通过减少闭锁蛋白和ZO 1的表达来实现的,提示在病理条件下闭锁蛋白的变化要早于紧密连接形态学上的变化。
闭锁蛋白不仅在维持细胞间的屏障功能上发挥重要作用,而且其表达水平与肿瘤的分化程度有关。在子宫内膜肿瘤[23],随着肿瘤恶性程度的加重,闭锁蛋白的表达相应减少,在直肠肿瘤[24],分化程度高,闭锁蛋白的表达增加;闭锁蛋白的表达水平与胃癌的分化水平呈正相关[23]。
第3期国外医学 生理、病理科学与临床分册 第24卷
3 闭锁蛋白与ZO 1,ZO 2的关系
与紧密连接有关的质膜下蛋白主要有ZO 1,ZO 2等[16,17]。
ZO 1,ZO 2共同结合到一分子量为130kD的蛋白质上。ZO 1氨基端直接结合到闭锁蛋白羧基端,且ZO 1也与细胞内骨架蛋白如血影蛋白结合,这表明ZO 1在紧密连接与细胞内相连中起着桥梁作用,它把闭锁蛋白和细胞内骨架蛋白连接起来,ZO 1不仅表达于紧密连接,而且表达于粘附连接,但ZO 2仅表达于紧密连接。从结构上看,ZO 1,ZO 2均为膜结合鸟苷酸激酶家族的成员,其羧基末端都富含脯氨酸残基、PDZ结构域和SH3结构域[16]。ZO 1,ZO 2的PDZ结构域在胞膜下提供支架来结合各种蛋白质,SH3结构域在许多骨架蛋白和信号蛋白中均存在,在亚细胞水平直接介导蛋白质与蛋白质相结合形成蛋白质复合物。目前,PDZ结构域的蛋白配体和SH3结构域的结合伴侣还未知。胆总管结扎后9d,观察到ZO 1蛋白的量升高到正常的3倍,但ZO 1以线型形式定位于胆总管上皮细胞,这时闭锁蛋白不连续地存在于紧密连接[9],这表明ZO 1对紧密连接的定位有重要作用。
4 闭锁蛋白功能的调节
闭锁蛋白在维持紧密连接的功能中发挥着一定的作用,但其其结构、位置的变化受到多种因素的调节,如:蛋白激酶C(PKC)、Ca2+、Rho激酶、酪氨酸激酶系统等。
4.1 蛋白激酶C PKC是一类依赖于Ca2+、甘油二酯或磷脂酰丝氨酸刺激而激活,催化蛋白质丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化的蛋白激酶,是细胞肌醇磷脂信号通路的关键环节。在机体细胞生长分化、血管平滑肌收缩及凋亡中起着重要作用。PKC是至少由12种以上同工酶组成的超家族。
由不同刺激如血管紧张素 、血管加压素、肾上腺素引起胞内Ca2+浓度升高,导致细胞间隙通透性增加,这种作用可被PKC抑制剂所抑制。低Ca2+条件下的M DCK细胞,加入PKC激动剂DAG或佛波酯可引起闭锁蛋白快速磷酸化,形态学可观察到闭锁蛋白朝着细胞间隙移位,但这种作用可被PKC抑制剂所阻断,进一步分析磷酸化位置发现小鼠闭锁蛋白的羧基末端的338位的丝氨酸被PKC磷酸化[18]。在同样条件下,Balda等用DAG后可观察到ZO 1朝质膜运动。这证实PKC涉及到闭锁蛋白功能的调节,在低钙条件下,PKC引起闭锁蛋白磷酸化促进紧密连接的形成,降低细胞间的通透性。还有实验观察到紧密连接的组装过程中,蛋白质的磷酸化起着重要作用,PKC是紧密连接正确组装所需的一种成分,低浓度的PKC抑制剂明显抑制了跨上皮电阻(T ER)的形成,这是与延迟ZO 1定位于紧密连接(TJ)同步[19],说明ZO 1可能是PKC的另一靶标。
在对T J通透性进行调节的许多信号转导途径中,PKC起着重要作用,用PKC激动剂后,观察到T J 通透性升高,PKC可引起T J蛋白磷酸化(包括闭锁蛋白),闭锁蛋白的磷酸化有利于T J的组装。使用PKC 激动剂后,其下游的激酶或磷酸化酶激活,导致已磷酸化的闭锁蛋白去磷酸化,引起T J通透性升高[20]。有学者把突变的PKC导入细胞,诱导其过度表达,观察到细胞间的通透性和细胞极性均被破坏[21],这表明PKC在哺乳动物上皮细胞间连接结构的形成和细胞极性的保持中发挥着一定作用。在缺氧、低血糖等情况下,血管内皮细胞之间的通透性升高,但这种作用可被PKC抑制剂所阻断。产气荚膜杆菌毒素A的攻击引起细胞间通透性升高,实验观察到毒素A激活质膜和胞浆PK C ,PKC ,导致闭锁蛋白去磷酸化、ZO 2移位,T J通透性升高,用PKC抑制剂后并未观察到闭锁蛋白去磷酸化、ZO 2移位[22],提示PKC作用于毒素A引起的细胞间通透性升高、闭锁蛋白、去磷酸化和ZO 2移位。有学者报道用PKC激动剂T PA能提高肠上皮细胞IEC 18的通透性,同时T ER明显下降,PKC从胞浆向胞膜移位,其通透性升高并不伴随着紧密连接蛋白如闭锁蛋白位置的变化,而闭锁蛋白只体现了磷酸化和去磷酸化的变化。
4.2 肌球蛋白与连接肌动蛋白 位于上皮细胞顶侧连接复合物下的肌动蛋白与肌球蛋白形成复合物结构,周围连接肌动蛋白通过结合蛋白与细胞膜结合,参与膜骨架系统的构成。实验证明[20],顶侧肌动蛋白细胞骨架在紧密连接的功能调节上也有一定的作用,破坏细胞骨架系统后,上皮细胞顶侧肌动蛋白受到损伤,同时上皮细胞通透性屏障被破坏。当胞内Ca2+浓度升高,肌动蛋白收缩,出现顶侧肌动蛋白聚合,细胞间通透性升高。Rho GT P酶可调节胞内肌动蛋白的分布,Walsh等[23]证实Rho激酶通过对肌动蛋白细胞骨架的调节来达到调节紧密连接,并证实T J 形成过程中,Rho激酶对顶侧连接蛋白和肌动蛋白细胞骨架的组织起着重要作用,用Rho激酶抑制剂可抑制T J的屏障功能。这表明PKC对闭锁蛋白有双向调节作用。闭锁蛋白可调节大鼠内皮细胞间连接周围环行肌动蛋白的排列,将闭锁蛋白c DNA转染内皮细
第3期邵立健,等:一种跨膜蛋白 闭锁蛋白的研究现状 第24卷
胞后,在免疫电镜下可观察到环行的肌动蛋白,而未转染的内皮细胞未见环行的肌动蛋白[24]。
有关紧密连接的完整分子结构及其调节机制并不十分清楚。进一步阐明在生理和病理条件下,闭锁蛋白的分布、功能、与质膜下蛋白的关系及细胞内肌动蛋白、PKC等如何对其调节,寻找是否还有其它更为重要的调节途径对紧密连接的开放有重要意义。在描述紧密连接分子构筑方面,研究报道逐渐增多,这将对细胞间的屏障结构是如何形成及其调节提出新的观点,闭锁蛋白是构成细胞间屏障的重要结构,但有关闭锁蛋白在各种病理过程中有何改变及其作用?闭锁蛋白是如何组装入紧密连接?这是否需要胞膜下蛋白的调节?质膜下蛋白的调节起着多大的作用?在细胞内是否有闭锁蛋白贮库等问题尚需进一步探讨。
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第3期国外医学 生理、病理科学与临床分册 第24卷
大米蛋白研究与利用概述 摘要：本文从大米蛋白组成成分、结构和性质出发，以研究开发和利用大米促进精深加工为支撑，阐述大米蛋白分离提取方法，概述国内外大米蛋白产品研究及开发利用现状，并对其前景进行展望。 关键词：大米；大米蛋白；提取工艺；制备；利用 农业是国民经济的基础，粮食是基础的基础，是人类赖以生存、繁衍和发展的必要条件，也是食品工业的基础，是所有食品工业的基本原料的来源。稻谷（Oyaza sativa）是人类重要的粮食种类之一，尤其是在亚洲地区。2007年国际水稻研究所统计数据显示，近年来世界年生产稻谷总产量约为5.33亿t，中国的稻谷总产量达到1.865亿t，占35％，居世界首位。稻谷生产和消费集中在亚洲地区，尤其以中国、印度尼西亚、孟加拉、越南和泰国为主［1］。长期以来，稻谷生产和稻谷加工产品及副产品的深加工一直倍受食品科学家高度关注。大米蛋白的开发和利用研究正是基于丰富稻米加工产品和合理利用稻米加工副产品的研究和综合利用。因此，提取和合理利用大米中蛋白质具有重要社会和经济意义。 1 大米蛋白的组成和理化特性 1.1 大米蛋白的组成 大米蛋白具有优良营养品质，是公认的谷类蛋白中的优质植物蛋白。按Osborne分类方法［2］，大米蛋白可粗分为4类：清蛋白（albumins），可溶解于水的蛋白质，占总量2%～5％；球蛋白（globulins），溶于0.5mol／L的NaCl溶液，占总量2%～10％；谷蛋白（glutelin），溶于稀酸或稀碱，占总量80％以上；醇溶蛋白（prolamins），溶于70%～80％乙醇溶液，占总量1%～5％。其中谷蛋白和醇溶蛋白成为贮藏性蛋白，它们是大米蛋白的主要成分。而清蛋白和球蛋白含量较低，是大米中的生理活性蛋白。大米蛋白因赖氨酸含量较高、必需氨基酸含量与其他谷类蛋白中必须氨基酸含量比较具有一定优势和生物价（BV）及蛋白质效用比率（PER）较高而具有良好得营养价值。
米糠蛋白的研究综述 摘要：廉价的米糠是稻谷加工的副产物是丰富的蛋白质来源，并且米糠蛋白的氨基酸组成丰富，具有低过敏性。所以米糠蛋白的提取越来越受到关注，米糠蛋白的提取方法主要有碱法提取、酶法提取和物理法，复合法提取，本文主要就米糠蛋白的提取方法进行综述，针对米糠蛋白的改性后的功能进行阐述。 关键词：米糠蛋白碱法酶法 Abstract:Cheap rice bran is a by-product of rice processing，which is a rich source of protein, and its amino acid composition is rich, hypoallergenic. So the extraction of rice bran protein is more and more attention, the extracting method of rice bran protein mainly alkali distillation, enzymatic method and physical method, the complex legal extraction, this paper mainly summarized the extracting method of rice bran protein, elaborates the functions of rice bran protein modification . Key words:rice bran protein alkaline enzyme hydrolysis 前言 米糠是一种廉价易得、营养丰富的稻米加工副产品。米糠中含有丰富的营养物质，全脂米糠一般含有12%~18%的蛋白质、16%~20%脂肪、12%左右灰分、14%膳食纤维，碳水化合物总量约为50%左右，包括淀粉、半纤维素等，具有较高利用价值[1]。米糠主要运用于饲料中，利用率较低，目前人们对于植物蛋白的需求不断增加，因此从米糠中寻求新的植物蛋白资源具有重要的现实意义。 1 米糠蛋白 米糠蛋白中有清蛋白、球蛋白、醇蛋白以及谷蛋白。这四种蛋白质质量比例为37:36:22:5，其中可溶性蛋白质约占70%，与大豆蛋白接近[1]。米糠蛋白质中必需氨基酸齐全，生物效价较高。将米糠与大米中的蛋白质相比较，前者的氨基酸组成更接近FAO / WHO的推荐模式，营养价值可以和鸡蛋相媲美[2-3]。尤其是赖氨酸含量高于大米蛋白的含量，这补偿了谷物蛋白中氨基酸不足的缺陷，大大提高了米糠蛋白的营养价值，使其成为可与动物蛋白相比拟的优质蛋白质。 从营养的角度看，清蛋白和球蛋白有很好的氨基酸平衡，赖氨酸、色氨酸的含量较高，高于大米以及其他谷物中的含量。而大米中蛋白质的主要成分是谷蛋白和醇溶蛋白，清蛋白和球蛋白的含量较低，致使赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸含量极低，由于限制氨基酸的存在，使大米中蛋白质的营养价值偏低。米糠蛋白的生物效价(PER)为2.0~2.5，与牛奶中酪蛋白相近(PER为2.5)[4]，而且，米糠蛋白是低过敏性蛋白，不含致敏因子。因此米糠蛋白非常适合作为婴幼儿和特殊人群的营养食品，国内外高度重视米糠蛋白的研究和产品开发。 2 米糠蛋白的提取
一、生物膜结构类型 每一个细胞的功能不同，它的生物膜结构也就不同，膜脂和膜蛋白的种类以及相对含量都不同。 1、膜脂 当两亲分子悬浮于水中后，它们会立即重排成有序结构，疏水基因埋在核心以排出水分，同时，亲水基因向外暴露在水中。当磷脂和其它两亲脂分子的浓度足够时就会形成双分子层，这是膜结构的基础。 膜脂还与膜的下列性质有关： ①膜的流动性(fluidity) 包括侧面扩散(Lateral diffusior)、自旋转(Rotahois)和翻转(flip-flop)。 不饱和脂肪含量越高，流动性越强，胆固醇能增加膜的稳定性而不显著影响流动性，因为它有一个刚性结构(环)和一个弹性结构(碳氢链尾巴)。 ②选择透过性 由于高度疏水性，膜酸分子层对于离子和生物性分子几乎是不可透过的，必须借助于膜蛋白。要穿过膜，极性物质必须部分或全部释放出它的水化层(hydratuen spaere)，结合到载体蛋白上跨膜转运或直接通过水性的蛋白通道，跨膜的水分运动是与离子运输相结合的，非极性物质直接沿浓梯度扩散又穿过脂双分子层。 ③自缝合能力(self-sealing) 当脂双分子层被破坏时，它们能立即自动缝合起来。 ④不对称性(asymmentry) 生物膜是不对称的，也就是说双分子层的两上半层的脂的组成是不同的。例如，人的细胞膜外层含有较
多的磷脂酰胆碱，和鞘磷脂。膜上大部门的磷脂酰丝氟纹和磷脂酰乙醇胺位于内层。 2、膜蛋白 生物膜的大部分功能需要蛋白质分子。膜蛋白按功能可分为结构组分，激素受体和运输蛋白。 膜蛋白按与膜的位置关系也可分为整合蛋白(integrul)和外国蛋白(peri-pheral) 红细胞膜蛋白研究广泛，以之为例。 红细胞有两类重要的整合蛋白：血型糖蛋白(glycophorin)和阴离子通值蛋白(也称带了蛋白,band3 protein)。 血型糖蛋白是一个引KD的糖蛋白，有131个aa碱基，糖占分子量的60%左右，血型糖蛋白的寡糖链部分就构成了ABO和MN血型抗原。 阴离子通道蛋白(band3 protein)由2个相同的亚基组成，每个亚基由9290a组成，阴离子通道蛋白对于CO2在血液中的运输起着重要的作用。在碳酸酐酶(carbonic anhydrase)的作用下，CO2形成HCO3-离子，后者可以扩散进出红细胞，为了保持细胞的电中性，HCO3-离子的扩散随着CL的交(称chloride shift)。 红细胞膜的外围蛋白主要由血影蛋白(Spectrin)、锚蛋白(ankyrin)和band4.1蛋白组成，外周的主要是保持细胞的双凹饼状，但饼状利用于O2的扩散，血影蛋白是一个血聚体α2β2，与锚蛋白和带4.1蛋白结合。锚蛋白是一个人的球蛋白(215KD)连接血影蛋白与阴离子通道蛋白。带4.1蛋白与血影蛋白和肌动蛋白丝(actin filament)细胞骨架组分相结合。由于带4.1蛋白还与血型糖蛋白结合，它也连接细胞骨架和膜。二、生物膜功能 生物膜的功能很多，重要的有物质运输、受体功能。
第四章植物细胞跨膜离子运输 第一节生物膜的化学组成与生物膜的主要理化特性 第二节细胞膜结构中的跨膜运输蛋白 第三节植物细胞的离子跨膜运输机制 第四节高等植物K+、Ca+的跨膜运输机制研究进展 [主要内容]：介绍植物细胞膜的化学组成和理化特性，膜上运输蛋白的类型、离子跨膜运输机制及K+、Ca+跨膜运输机制研究进展。 [教学要求]：要求学生了解细胞离子跨膜运输的意义，生物膜的理化特性，掌握膜上运输蛋白的类型、特性及离子跨膜运输的机理，了解K+、Ca+的跨膜运输机制研究 进展。 [教学重点]：离子跨膜运输蛋白的种类、特性，离子跨膜运输机理。 [教学难点]： [授课时数]：3学时 引言(3 min） 高等植物的生长发育有赖于构成植物个体的活细胞不断从土壤、大气、水体等环境中吸收利用各种矿质元素。在植物细胞水平上对营养元素的吸收利用过程是植物不断吸收营养元素的基础。植物细胞质膜是细胞与环境之间的空间界限，活细胞对各种营养元素的吸收就是这些元素的跨膜运输过程。植物所必需的各种矿质元素大部分是以带电离子的形式被吸收的，因此本章的主要内容是“植物细胞跨膜离子运输”。 植物细胞与动物微生物细胞跨膜离子运输机制有许多相似之处，也有不同之处，但作为物质运动的一种形式，都遵循物理化学的基本规律。以下先介绍离子跨膜运输的基本知识，在此基础上讨论各种离子的运输过程。 第一节生物膜的化学组成和物理化学性质（8分） 细胞最外层是质膜，它是外界物质进入的屏障，质膜控制着细胞与环境的物质交流，维持了细胞内环境的相对稳定。质膜是由双磷脂层与蛋白质构成。磷脂结构：胆碱、磷酸、甘油、脂肪酸（饱和，不饱和）。 与磷脂相联的蛋白质分两类：内在蛋白（Integral）、外在蛋白（Peripheral） 内在蛋白插入双层脂中，常常是跨膜的。 外在蛋白通过非共价键，如氢键，附着在膜上。 所以磷脂表现出亲水和亲脂的性质。 为研究生物膜对溶质的通透性，常用人工双层脂膜和生物膜进行比较研究： 结果表明： 对于非极性（O2）和极性小分子（如H2O、CO2、甘油）二者的通透性类似。 对于离子和大的极性分子（如糖）二者表现出较大差异。天然生物膜比人工膜通透性大
米糠中功能性成分的研究现状与发展趋势 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
米糠中功能性成分的研究现状与发展趋势 ?2006-12-21国家食物与营养咨询委员会 王永斌 （蚌埠学院食品科学与工程系，蚌埠 233000） 摘要：米糠是具有很高营养价值和开发前景的稻谷加工副产品。本文重点介绍了米糠功能成分的研究现状与发展趋势，为米糠的综合利用提供参考。 关键词：米糠；功能成分；研究现状：发展趋势；综合利用 米糠是禾本科植物稻谷的外壳，是碾米过程中被碾下的皮层及米胚和少量碎米的混合物，约占稻谷的5%～6%，它不仅来源丰富，而且营养全面。米糠中富含不饱和脂肪酸、生育酚、生育三烯酚、脂多糖、可食纤维、角鲨烯、γ-谷维醇等生理活性物质。这些物质对于预防人体心、脑血管疾病，抗癌，增强免疫力，降低血脂，预防便秘和肥胖症具有显着的功能作用，是保健食品、医药、化工制造业的重要原料，在世界各国受到广泛重视。 同时，米糠含有活性很强的脂肪酶，这种脂肪酶能很快分解米糠中所含的油脂，使酸价迅速上升，并有可能经受脂肪氧合酶的进一步氧化作用（俗称“哈变”），在较短的时间内产生一种令人难以接受的霉味。新鲜米糠，在常温下的几小时内，其酸价可由4mg KOH/g上升到10 mg KOH/g以上，25℃气温下，米糠的游离脂肪酸（FFA）含量以约为1%/h升速增大。米糠中夹杂的害虫和微生物的生命活动也会加速米糠酸败劣变。因此，必须钝化这种酶，使米糠稳定，米糠才可进行深度开发。 米糠资源的深度开发利用，必须集约经营，否则难以取得规模效益，工艺、技术及装备等条件也难以实现。国内米糠的总产量虽然很大，但由于稻谷加工企业比较分散，生产规模也不大，再加上新鲜米糠稳定性较差，不易贮存和运输，因此难以集中生产。目前，米糠有效利用率尚不足20%，大部分作为饲料，甚至作为废料，资源浪费严重。 1 米糠的营养成分及生理功能
粗面内质网的功能——蛋白质转运 粗面内质网的主要功能是帮助膜结合核糖体合成的蛋白质转运。膜结合核糖体上合成的蛋白质与游离核糖体上合成的蛋白质去向是不同的，表9-5列出了这两类核糖体合成的某 些蛋白。 表9-5 真核细胞中膜结合核糖体和游离核糖体合成的某些蛋白 由于粗面内质网上合成的蛋白质包括膜蛋白、内膜结构的腔池蛋白和分泌到细胞外的蛋白，所以必须有极好的运输机制进行分选定位，这就是信号肽假说。 ■信号序列的发现和证实 ● 微粒体实验 在George Palade用离心技术分离到有核糖体结合的微粒体，即发现膜结合核糖体（membrane-bounded ribosome）之后，科学家推测：膜结合核糖体合成的蛋白质首先要进入内质网的腔，然后通过选择性的分泌过程输出到细胞外，而游离核糖体上合成的蛋 白质则留在细胞内使用。 为了研究内质网上合成的蛋白质是否进入了内质网的腔，Colvin Redman 和David Sabatini用分离的RER小泡（微粒体）进行无细胞系统的蛋白质合成，证明了膜结合核 糖体上合成的蛋白质进入了微粒体的腔。
如何利用微粒体在无细胞蛋白质合成系统中的合成实验证明膜结合核糖体合成的蛋白 质进入了微粒体的腔 ● Günter Blobel等的建议 为什么有些核糖体合成蛋白质时不同内质网结合，有些正在合成蛋白质的核糖体要同内质网结合，并将合成的蛋白质插入内质网？对此，美国洛克菲勒大学的Günter Blobel、David Sabatini 和Bernhard Dobberstein 等于1971年提出两点建议： ①分泌蛋白的N-端含有一段特别的信号序列（signal sequence），可将多肽和核糖体引导到ER膜上；②多肽通过ER膜上的水性通道进入ER的腔中，并推测多肽是在合成 的同时转移的。 ● 信号序列存在的直接证据 1972年，César Milstein和他的同事用无细胞系统研究免疫球蛋白（IgG）轻链合成时获得了信号序列存在的直接证据，证明Blobel等的建议是正确的。他们用分离纯化的核糖体在无细胞体系中用编码免疫球蛋白轻链的mRNA指导合成多肽，发现合成的多肽比分泌到细胞外的成熟的免疫球蛋白在N端有一段多出的肽链，它有20个氨基酸，他们推测，这段肽具有信号作用，使IgG得以通过粗面内质网并继而分泌到细胞外。 ● 信号序列的进一步证实 G.Blobel、B.Dobberstein、P.Walter和他们的同事在上述发现的基础上用分离的微 粒体和无细胞体系进行了大量的实验，进一步证实了信号序列的存在及其作用。 加与不加RER小泡，产物不同当将分泌蛋白的mRNA在无细胞体系中进行翻译时，如果不加粗面内质网（微粒体），获得的翻译产物比从细胞中分泌出来的蛋白要长，若添加RER小泡，翻译的产物长度与从活细胞分泌的蛋白相同。因此推测信号序列在引导蛋白进入内质网后被切除了，所以成熟的蛋白的N-端没有信号序列（图9-16）。
米渣和米糠蛋白的开发利用 李绮丽．吴卫国 （湖南农业大学食品科技学院。长沙４１０１２８） 摘要：大米深加工副产物中，米渣和米糠的量最大，可利用价值最高。因其含有丰富的蛋白质而具有很大潜在的经济价值。利用现代科技手段对其进行开发和合理利用既可减少浪费叉可创造更多价值．为农业经济发展带来新的增长点。对米渣和米糠蛋白营养成分、提取方法、蛋白改性、开发利用进行综述，对从事此项工作人员具有很好的参考意义。 关键词：营养价值；提取；改性；开发利用 中图分类号：偈２１０．９文献标志码：Ａ文章编号：１００１７—６３９５（２００９）０６—００３９—０４ 世界稻谷生产和消费的主要地区在亚洲．而中国是稻谷生产大国。２００９年稻谷的产量预计超过上年的１．９亿ｔ。在大力发展稻谷种植业的同时，稻谷深加工与综合利用也越来越受到国内外生产厂家的重视。大米加工过程中整米约５５％。碎米１５％，米糠１０％、谷壳２０％，而大米深加工又会产生大量的副产物如碎米、米胚、稻壳、米糠、米渣等。在味精及葡萄糖生产过程中．每吨大米通过糖化后约有０．５ｔ湿米渣，这些副产物不是以低廉的价格出售．就是用于动物饲料，而对其做进一步开发利用的很少。事实上，大米深加工的副产物中含有丰富的蛋白质资源，营养价值不可小视，若利用现代科技手段对大米深加工副产物进行开发和合理利用．既可以减少资源浪费，又可以创造更多价值．为农业经济的发展带来新的增长点。在大米深加工副产物中。以米渣和米糠可利用价值最高。 １米渣和米糠蛋白的成分及营养价值 米渣是以大米为原料的味精厂、葡萄糖厂、酒厂、麦芽糊精厂等在利用完大米淀粉之后的副产物。经分析，米渣中主要含有的成分是蛋白质和碳水化合物，其中蛋白质含量很高．远大于大米甚至大豆中的蛋白质含量，是良好的蛋白质资源。米渣中的蛋白质主要是胚乳蛋白，由清蛋白（４％一９％）、盐溶性球蛋白（１０％一１１％）、醇溶性谷蛋白（３％）和碱溶性谷蛋白（６６％～７８％）组成ｌ”。 米糠是大米加工的副产品。是糙米碾白过程中被碾下的皮层及少量米胚和碎米的混合物。通常米糠的主要成分为油脂１４％。２４％、蛋白质１２％，１８％、 收稿日期：２００９一０９—２１ 作者简介：李绮丽（１９８６一）．女，在读研览生．专业方向为食品科学。通讯作者：昊卫固，男，教授，从事食品科学研究工作。无氮浸出物３３％一５３％、水分７％～１４％、灰分８％一１２％。米糠不仅蛋白质含量丰富，而且其蛋白质的质量和营养价值可与大豆蛋白相媲美。米糠中的必需氨基酸构成与ＦＡ０厢ＨＯ的蛋白质氨基酸构成的理想模式基本一致，更重要的是米糠中还含有一般食物罕见的长寿因子谷胱甘肽。在人体内，谷胱甘肽通过谷胱甘肽过氧化酶的催化．可与过氧化物发生反应，还原过氧化物，避免它对人体造成危害，具有保护大脑功能及有助于体质健康作用。谷胱甘肽在体内还有传递氨基酸的作用田。 ２米渣和米糠蛋白的提取 米渣中主要的蛋白质成分是水不溶性谷蛋白，传统的提取方法是采用碱溶酸沉提取法。称取一定量的大米渣，加人一定比例的水。搅拌均匀；加入一定的碱溶液调节溶液的ｐＨ值，控制一定的温度缓慢搅拌，使蛋白质在碱性状态下溶解；离心分离，去渣，取蛋白液．加入一定浓度的盐酸调节蛋白液至等电点，静置沉淀；蛋白质沉淀完全后离心分离，干燥，即得产品。桂向东等唧对大米的副产品糟渣中的食用蛋白进行了碱法提取，通过正交实验，得出碱提的最佳条件为碱浓度为０．５ｍ肌，温度为５０℃，时间 为４ｈ。固液比为ｌ：１２。在此条件下蛋白质的得率为６９．２７％，产品的蛋白质含量为６７．９％。 碱溶酸沉法在植物蛋白的提取中已有较长的历史，如在大豆蛋白等的提取中有良好的效果。但是大米在深加工过程中，蛋白质在高温下产生了一定程度的变性．导致米渣中蛋白质在碱性条件下溶解性较差，影响了蛋白质的提取。由于碱法提取米渣蛋白有诸多弊端，故此法的应用越来越少ｆ４一。 有研究人员采用碱酶两步法提取蛋白质，即先 万方数据
植物膜蛋白提取试剂盒（2D电泳用） 货号：BB-31841 V2.16 试剂盒组成： 产品组成 BB-31841-1 BB-31841-2 组份编号 规格 50T 100T 试剂A：植物膜蛋白提取液A 25ml 50ml 31841A 试剂B：植物膜蛋白提取液B 250ul 500ul 31841B 试剂C：膜蛋白溶解液C 10ml 20ml 31841C 试剂D：蛋白酶抑制剂混合物 100ul 200ul 31841D 使用说明书 1 1 知识产权： 贝博TM BBproExtra TM试剂盒及其使用方法包含专有技术。 产品简介： 膜蛋白承担各种生物功能，扮演重要角色。膜蛋白样品的制备需要充分考虑到与下游的胶分析及质谱分析等应用配套，因此膜蛋白样本制备成为一个难以逾越的挑战。传统制备膜蛋白样品的方法是使用去污剂和表面活性剂增溶。去污剂处理会使膜蛋白丧失其天然结构，因而妨碍了膜蛋白的功能研究。 贝博TM BBproExtra TM植物膜蛋白提取试剂盒（二维电泳用）是一种基于化学方法的高产膜蛋白提取试剂盒。植物膜蛋白提取试剂盒可以从各种植物中提取膜蛋白，可用于纯化膜蛋白的粗品制备及膜蛋白制备。提取过程简单方便。该试剂盒含有蛋白酶抑制剂混合物和磷酸酶抑制剂混合物，阻止了蛋白酶对蛋白的降解，为提取高质量的蛋白提供了保证。 本试剂盒提取的蛋白用于双向电泳。如需要用于报告基因检测、SDS-PAGE电泳检测、Western blotting、凝胶阻滞实验、免疫共沉淀、酶活分析等下游实验的试剂盒，请联系贝博，选用其它产品号的产品。 使用方法： 1、试剂准备： 每500ul膜提取液A中加入2ul蛋白酶抑制剂混合物，充分混匀后置冰上备用。 2、取洗净擦干后并去除叶梗和粗脉的200mg植物组织样本用手术剪刀尽可能剪碎，加 入500ul提取液A，用组织匀浆机/匀浆器充分匀浆。 3、匀浆或研磨后加入500ul提取液A，混匀后于一个干净离心管中在2-8℃振荡1小时。 4、将提取液在2-8℃条件下12000g离心5分钟，取上清。 5、在上清中加入5ul提取液B，充分混匀。 6、在37℃水浴10分钟。 7、在37℃ 1000g离心3分钟。 8、此时液体分为2层，小心移除上层部分，吸取下层管底部大约50ul液体。 9、用50-150μl冷的膜蛋白溶解液C溶解下层溶液，即得膜蛋白样品。
04 M cIntosh JC,M ervi n Blake S ,Conner E,e t al .Surfactant pro tein A protects grow i ng cells and reduces T NF alpha activity from L PS s timulated macrophages [J].Am J Physiol,1996,271(2Pt 1):L 310 319. 05 Kumar AR,Snyder JM.Differential regulati on of S P A1and SP A2gen es by cAM P,glucocorti coids,an d insulin [J].Am J Physi ol,1998,275(6Pt 1):L1078 1088. 06 Yano T,M ason RJ,Pan T ,et al .KGF regulates pulmonary ep ithelial proliferation and surfactant protei n gene expression i n adult rat lung [J].Am J Physiol Lung Cell M ol Physiol,2000,279(6):L 1146 1158. 07 Vayrynen O,Glumoff V,Hal lman M .Regulation of surfactant proteins by LPS and proinflammatory cytok i nes i n fetal and new born lung [J].Am J Physiol Lung Cell M ol Physiol,2002,282(4):L803 810. 08 Korfhagen TR.S urfactant Protein A (SP A) M ediated Bacterial Clearance .SP A and Cys tic Fibrosis [J].Am J Respir C ell M ol Biol,2001,25(6):668 672. 09 Aw asth i S,Coalson JJ ,Crouch E,et al .Surfactant proteins A an d D i n premature baboons with chronic lung injury (Bronchopul monary dysplasia).Evidence for an inhibition of secretion[J].Am J Respir Crit Care M ed,1999,160(3):942 949. 10 T akahashi H,Kuroki Y,Tanaka H,et al .Serum levels of surfac tant proteins A an d D are useful biomarkers for interstitial lung disease in patients w ith progres sive systemic sclerosi s [J ].Am J Respir Crit Care M ed,2000,162(1):258 263. 11 Goss KL,Kumar AR,Snyder JM.S P A2gene expression in hu man fetal lung airw ays[J].Am J Respir Cell M ol Biol,1998,19(4):613 621. 12 Dutton JM ,Goss KL,Khubchandani KR ,et al .S urfactant pro tein A in rabbit sinus an d middle ear mucosa [J].Ann Otol Rhinol Laryngol,1999,108(10):915 924. 13 Eliakim R,Goetz GS ,Rubio S,e t al .Isol ation and characteriza tion of s urfactant like particles in rat and human colon [J].Am J Physiol,1997,272(3Pt 1):G425 434. 14 M adsen J,Tornoe I,Nielsen O,et al .Expression and Localiza tion of Lung Surfactant Protei n A in Human Tissues [J].Am J Respir Cell M ol Biol,2003,29(5):591 597. 15 Alcorn JL,Hammer RE,Graves KR,et al .Analysis of genomic regi ons involved in regulation of the rabbi t surfactant protein A gene in transgenic m i ce [J].Am J Physiol,1999,277(2Pt 1):L349 361. 16 Hills BA,M onds M K.Deficiency of lubricating surfactant lini ng the articular surfaces of replaced hips and knees [J].Br J Rheuma tol,1998,37(2):143 147. 17 M acNeill C,Umstead TM ,Phelps DS,et al .Surfactant protein A,an innate immune factor,is expressed in the vaginal mucosa and is present in vagi nal lavage fluid [J].Immunol ogy,2004,111(1):91 99. 一种跨膜蛋白 闭锁蛋白的研究现状 邵立健 综述 朱清仙 审校 (江西医学院人体解剖学教研室,江西南昌330006) 摘要:紧密连接存在于上皮细胞的连接复合体中,有屏障功能和保持细胞极性的作用,已证实闭锁蛋白、Claudin 和JA M 位于紧密连接处,其中闭锁蛋白在维持紧密连接的功能方面有重要作用。闭锁蛋白与质膜下蛋白有密切的联系,其功能受到多方面因素的调控。 关键词:紧密连接; 闭锁蛋白; 上皮细胞; ZO 1; ZO 2 中图分类号:R318.04 文献标识码:A 文章编号:1001 1773(2004)03 0263 04 紧密连接主要存在于上皮细胞、内皮细胞间的连接复合体中,使相邻细胞膜紧靠在一起,形成环绕细胞的物理屏障结构,具有封闭上皮细胞间隙,防止可溶性物质从细胞一侧扩散到另一侧的屏障功能,同时它把上皮细胞分成顶侧的脂质成分和基侧的蛋白质 成分两个不同的功能区。紧密连接形成的屏障在不同上皮细胞间通透性不一,且这种屏障功能受到多种方式的调控,这与紧密连接的分子结构密切相关。近年来,几种紧密连接蛋白成分相继被证实,如闭锁蛋白、Claudin 和紧密连接粘附分子(JAM )等,但对于它 收稿日期:2003 11 18 修回日期:2004 02 25 作者简介:邵立健(1974 )男,汉族,都昌县人,江西医学院在读博士,主要从事肠粘膜屏障结构和功能的研究。 第24卷第3期2004年6月 国外医学 生理、病理科学与临床分册 Foreign M edical Sciences Section of Pathophysiology and Clinical M edicine Vol.24 No.3 Jun. 2004
第十一章细胞的信号转导 一、名词解释 1、细胞通讯 2、受体 3、第一信使 4、第二信使 5、G 蛋白 6、蛋白激酶A 二、填空题 1、细胞膜表面受体主要有三类即、、和。 2、在细胞的信号转导中，第二信使主要有、、、和。 3、硝酸甘油之所以能治疗心绞痛是因为它在体内能转化为，引起血管，从而减轻的负荷和的需氧量。 三、选择题 1、能与胞外信号特异识别和结合，介导胞内信使生成，引起细胞产生效应的是( )。 A、载体蛋白 B、通道蛋白 C、受体 D、配体 2、下列不属于第二信使的是（）。 A、cAMP B、cGMP C、DG D、CO 3、下列关于信号分子的描述中，不正确的一项是（）。 A、本身不参与催化反应 B、本身不具有酶的活性 C、能够传递信息 D、可作为酶作用的底物 4、生长因子是细胞内的（）。 A、结构物质 B、能源物质 C、信息分子 D、酶 5、肾上腺素可诱导一些酶将储藏在肝细胞和肌细胞中的糖原水解，第一个被激活的酶是（）。 A、蛋白激酶A B、糖原合成酶 C、糖原磷酸化酶 D、腺苷酸环化酶 6、（）不是细胞表面受体。 A、离子通道 B、酶连受体 C、G蛋白偶联受体 D、核受体 7、动物细胞中cAMP的主要生物学功能是活化（）。 A、蛋白激酶C B、蛋白激酶A C、蛋白激酶K D、Ca2+激酶 8、在G蛋白中，α亚基的活性状态是（）。 A、与GTP结合，与βγ分离 B、与GTP结合，与βγ聚合 C、与GDP结合，与βγ分离 D、与GDP结合，与βγ聚合
9、下面关于受体酪氨酸激酶的说法哪一个是错误的 A、是一种生长因子类受体 B、受体蛋白只有一次跨膜 C、与配体结合后两个受体相互靠近，相互激活 D、具有SH2结构域 10、在与配体结合后直接行使酶功能的受体是 A、生长因子受体 B、配体闸门离子通道 C、G蛋白偶联受体 D、细胞核受体 11、硝酸甘油治疗心脏病的原理在于 A、激活腺苷酸环化酶，生成cAMP B、激活细胞膜上的GC，生成cGMP C、分解生成NO，生成cGMP D、激活PLC，生成DAG 12、霍乱杆菌引起急性腹泻是由于 A、G蛋白持续激活 B、G蛋白不能被激活 C、受体封闭 D、蛋白激酶PKC功能异常 13下面由cAMP激活的酶是 A、PTK B、PKA C、PKC D、PKG 14下列物质是第二信使的是 A、G蛋白 B、NO C、GTP D、PKC 15下面关于钙调蛋白（CaM）的说法错误的是 A、是Ca2+信号系统中起重要作用 B、必须与Ca2+结合才能发挥作用 C、能使蛋白磷酸化 D、CaM激酶是它的靶酶之一16间接激活或抑制细胞膜表面结合的酶或离子通道的受体是 A、生长因子受体 B、配体闸门离子通道 C、G蛋白偶联受体 D、细胞核受体 17重症肌无力是由于 A、G蛋白功能下降
植物干旱诱导蛋白研究进展 张宏一,朱志华 (中国农业科学院作物品种资源研究所/农业部作物品种资源监督检验测试中心,北京 100081) 摘要:植物在干旱环境下会产生干旱诱导蛋白。干旱诱导蛋白与干旱诱导基因是当前植物逆境生理学研究的热点之一。 根据近年的研究进展,本文就干旱诱导蛋白的类型、特性、功能作了简要综述。 关键词:植物;干旱诱导蛋白 收稿日期:2004204220 修回日期:2004206201 作者简介:张宏一(19782),男,山东青州市人,在读硕士,主要从事作物抗逆性研究 通信作者:朱志华(19522),研究员,Tel :010********* R esearch Progress in Drought 2induced Proteins in Plants ZHAN G Hong 2yi ,ZHU Zhi 2hua (The S upervision and Testing Center f or Crop Germ plasm Resources ,Minist ry of A griculture/Institute of Crop Germ plasm Resources ,Chinese Academy of A gricultural Sciences ,Beijing 100081) Abstract :Drought 2induced proteins are produced in plants on response to drought stress.Drought 2induced proteins and drought 2induced genes were one of the hot fields in plant stress physiology.The present paper de 2scribed characteristics 、classification and function of drought 2induced protein in plants. K ey w ords :Plant ;Drought 2induced protein 植物在生长发育过程中,会受到干旱、低温、盐渍等多种逆境环境的影响。为了抵御或适应各种逆境胁迫,植物体内会发生一系列的生理生化变化。植物在受到逆境胁迫时,原来一些蛋白的合成受到抑制,体内总蛋白的合成速率下降,与此同时,又合成一些新的蛋白质,这就是干旱诱导蛋白。干旱诱导蛋白在植物对逆境的适应过程中起重要的保护作用,可以提高植物对干旱的耐胁迫能力。随着分子生物学理论与技术的进一步发展,干旱诱导蛋白的研究已有了很大进展,一些编码干旱蛋白的基因以及与逆境抗性相关的蛋白激酶基因已被分离测序。研究表明,在水分亏缺造成植物的各种损伤出现之前,植物就对水分胁迫做出包括基因表达在内的适应性调节反应,这是植物自身的保护性选择。因此对干旱诱导蛋白的研究也成为解释植物适应干旱逆境基因表达机制的热点。本文即对干旱诱导蛋白的研究进展进行简要的综述。 1 植物干旱诱导蛋白的类型 干旱诱导蛋白是指植物在受到干旱胁迫时新合 成或合成量增加的一类蛋白质。根据干旱诱导蛋白基因表达的信号途径与脱落酸(ABA )的关系,可将其分为3类:第一类是只能被干旱诱导;第二类是既能被干旱诱导,又能被ABA 诱导;第三类是只能被ABA 诱导[1]。按其功能可分为两大类:第一大类是功能蛋白,其在细胞内直接发挥保护作用,主要包括离子通道蛋白、L EA (Late 2embryenesis abundant )蛋白、渗调蛋白、代谢酶类等;另一大类是调节蛋白,其参与水分胁迫的信号转导或基因的表达调控,间接起保护作用,主要包括蛋白激酶、磷脂酶C 、磷脂酶D 、G 蛋白、钙调素、转录因子和一些信号因子等[2]。111 L EA 蛋白 L EA (胚胎发育晚期丰富)蛋白是种子发育后期产生的一类小分子特异多肽,它是伴随着种子成熟过程而产生的。后来研究认为这类蛋白与植物耐脱水性密切相关,受植物的发育阶段、ABA 和脱水信号等调节,在植物的许多组织器官中都有表达[3]。L EA 蛋白相对分子质量较小,约10000～30000。L EA 蛋白富含甘氨酸、赖氨酸等亲水氨基酸,而疏水氨基酸含量很少,具有很高的亲水性和热稳定性, 植物遗传资源学报2004,5(3):268～270Journal of Plant G enetic Resources
第二节膜表面受体介导的信号转导亲水性化学信号分子： * 有神经递质、蛋白激素、生长因子等 * 它们不能直接进入细胞 只能通过膜表面的特异受体，传递信号 使靶细胞产生效应 膜表面受体主要有三类（图8-7）： ①离子通道型受体（ion-channel-linked receptor） 存在于可兴奋细胞 ②G蛋白耦联型受体（G-protein-linked receptor） ③酶耦联的受体（enzyme-linked receptor） 后2类存在于大多数细胞 在信号转导的早期 表现为一系列蛋白质的逐级磷酸化 使信号逐级传送和放大。
图8-7 膜表面受体主要有3类 一、离子通道型受体 离子通道型受体（图8-8）： * 离子通道的受体 即，配体门通道（ligand-gated channel） * 主要存在于神经、肌肉等，可兴奋细胞其信号分子为神经递质
* 神经递质＋受体，而改变通道蛋白的构象 离子通道，开启or关闭 改变质膜的离子通透性 瞬间（1/1000秒），胞外化学信号→电信号 继而改变突触后细胞的兴奋性 * 位于细胞膜上的受体，一般4次跨膜 位于内质网上的受体，一般6次跨膜 * 离子通道型受体分为 阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸、五羟色胺的受体阴离子通道，如甘氨酸＆γ－氨基丁酸的受体 * 如：乙酰胆碱受体（图8-9、10）以三种构象存在2分子乙酰胆碱的结合 使通道处于开放构象 但受体处于通道开放构象状态，时限十分短暂 在几十毫微秒内，又回到关闭状态 然后，乙酰胆碱与受体解离 受体恢复到初始状态 做好重新接受配体的准备 图8-8 离子通道型受体 synaptic cleft：突触间隙
植物水分胁迫诱导蛋白研究进展 施俊凤1,孙常青2 (1.山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所,山西太原030031;2.山西省农业科学院作物遗传研究所,山西太原030031) 摘要 干旱是影响植物正常生长发育的一种最主要的逆境因子,研究发现了大量的植物应答水分胁迫的蛋白。笔者综述了这些蛋白的特性和功能,以提高人们对于植物抗旱机理的认识。关键词 水分胁迫;功能蛋白;调节蛋白;植物中图分类号 S311 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)12-05355-03P rogress in P roteins R esponding to W ater Stress in P lants SHI Jun 2feng et al (Institute of Farm Products S torage ,Shanxi Academ y of Agricultural Sciences ,T aiyuan ,Shanxi 030031)Abstract Drought is an im portant stress factor ,which im pacts the grow th and developm ent of plants.At present ,a series of proteins responding to water -stress in plants have been reported.T he study summ arizes the characters and functions of these proteins for enhancing integrated understanding to the m echanism of proteins inv olved in the tolerance to water stress in plants.K ey w ords W ater stress ;Functional protein ;Regulatory protein ;Plant 作者简介 施俊凤(1977-),女,山西代县人,助理研究员,从事抗旱 分子研究。 收稿日期 2009202206 干旱在我国是影响区域最广、发生最频繁的气象灾害。植物在遭受干旱胁迫时,会做出各种反应来避免或减轻缺水对其细胞的伤害。随着分子生物学技术和理论的发展,抗旱相关基因不断被克隆,现已证明一些基因表达产物可增强植物的抗逆性。根据其功能,可分为调节蛋白和功能蛋白两大类。 1 调节蛋白 调节蛋白在逆境胁迫信号转导和功能基因表达过程中起调节作用。目前,已发现的主要有转录因子、蛋白激酶、磷脂酶C 、磷脂酶D 、G 蛋白、钙调素和一些信号因子等。 1.1 转录因子 转录因子对水分胁迫的响应非常迅速,一 般数分种即可达最高水平,转录因子C BF1、C BF2、C BF3、C BF4和DRE B1a 、DRE B1b 、DRE B1c 、DRE B2通过与顺式作用元件 CRT/DRE 结合,引起一组含顺式作用元件CRT/DRE 的抗旱 功能基因表达。在拟南芥等多种植物中,DRE 顺式作用元件普遍存在于干旱胁迫应答基因的启动子中,对干旱胁迫诱导基因的表达起调控作用。 转录因子A BF 和bZIP 可与顺式作用元件A BRE 特异结合,通过依赖A BA 的信号转导途径调控植物对冷害、干旱和高盐碱等环境胁迫的反应 [1] ;MY B 和MY C 可与MY BR 和 MY CR 特异结合,引起相应抗旱功能基因的表达;WRKY 调控 的目标基因启动子是具有W 框的顺式元件,在拟南芥中约有100个WRKY 成员,存在于根、叶、花序、脱落层、种子和维管组织中,参与植物胁迫反应的很多生理过程 [2] 。 1.2 蛋白激酶 目前已知的植物干旱应答有关的蛋白激酶 主要有受体蛋白激酶(RPK )、促分裂原活化蛋白激酶 (M APK )、转录调控蛋白激酶(TRPK )等。RPK 与感受发育和 环境胁迫信号相关;M APK 与植物对干旱、高盐、低温等反应的信号传递有关;TRPK 主要参与细胞周期、染色体正常结构维持等的基因表达[3]。 M AP 激酶级联信号转导途径由M AP 激酶(M APK )与M AP 激酶激酶(M APKK )和M AP 激酶激酶激酶(M APKKK )组 成。植物细胞感受环境胁迫(如损伤、干旱、低温等)后,通过受体蛋白激酶、M APK 4、蛋白激酶C 和G 蛋白等上游激活子顺次激活M APKKK 、M APKK 和M APK 。M APK 被激活后进入细胞核,通过激活特定转录因子引起功能基因的表达或停留在胞质中激活其他酶类如蛋白激酶磷酸酶、脂酶等,最终引起植物细胞对内外刺激的生理生化反应。目前已经在植物中鉴定出多个由干旱胁迫所诱导的与M APK 信号通路有关的蛋白激酶,如A T MPK3、A T MEKK1和RSK 等。利用酵母双杂交系统,M iz oguchi 等证明A T MEKK1参与拟南芥对干旱、高盐、低温和触伤胁迫信号传递的M APK 级联途径[4]。 最近,T aishi 等报道,在拟南芥中有一种蛋白激酶SRK 2C 可响应干旱胁迫诱导,将该基因敲除后的突变体srk2c 对干旱极敏感[5]。另外,用花椰菜病毒的35S 强启动子构建超表达SRK 2C 的转基因植株,其抗旱性也明显增强。 1.3 与第二信使生成有关的蛋白酶 P LC 是主要的磷酸二 酯酶,水解磷酸二酯键,根据水解的磷脂不同,可产生IP3、 DAG 、PA 等。IP3可提高细胞质溶质中的C a 2+浓度,诱导抗 性相关基因的表达[6]。DAG 和PA 可通过诱导活性氧(ROS )的产生,引起相关抗性基因的表达,从而增强植物抗旱性。 C a 2+是最受关注的第二信使,在保卫细胞中,干旱信号 导致C a 2+浓度增加,引起气孔关闭。C a 2+与其受体蛋白钙调素结合发生构象变化,通过C a 2+/C aM 依赖性蛋白激酶 (C DPK )起作用,使蛋白质的S er 或Thr 磷酸化,引起下游信号 传递,使抗旱相关基因表达。 2 功能蛋白 功能蛋白往往是整个水分胁迫调控通路的终 端产物,直接在植物的各种抗旱机制中起作用。当植物遭受水分胁迫时,其本身作为一个有机整体能从各方面进行防御。K azuk o 等将植物水分胁迫功能蛋白分为渗透调节相关蛋白、膜蛋白、毒性降解酶、大分子保护因子和蛋白酶5大类[7]。 2.1 渗透调节相关蛋白 当植物遭受渗透胁迫时,会积累 大量渗透调节物质,如脯氨酸、甘露醇、甜菜碱、可溶性糖和一些无机离子等。这些物质可使植物在胁迫条件下保持吸收水分或降低水分散失,维持一定的细胞膨压,保持细胞生长、气孔开放和光合作用等正常生理过程。现已发现很多渗 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2009,37(12):5355-5357,5385 责任编辑 胡剑胜 责任校对 况玲玲