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单词 植物生长结合蛋白
释义

【植物生长结合蛋白】
 

拼译:auxin binding protein(ABP)
 

生长素是五大类植物激素中的一类。五大类激素是指生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯。生长素发现于1928年,随后确定其化学结构为吲哚乙酸,简称IAA。除IAA是天然生长素外,还有许多人工合成的生长素,如NAA、2,4-D、MCPA等。合成生长素已广泛用于农业生产,对防止落花落果、无籽果实生产,调节休眠萌发、发芽生根等都起一定作用。

近年来人们才发现,IAA必须先与植物体内的某种物质结合才能发挥作用;此物质是一种特异的蛋白质,称为IAA结合蛋白,简称ABP。IAA和ABP形成复合物,依靠蛋白质的特性,使此复合物能够渗入到细胞的膜组分上,实现IAA调节质膜对水分和物质的透性,改变细胞的H+浓度,实现细胞的迅速生长。此复合物也能渗入细胞核内,与DNA一起在核小体中调控DNA的复制和转录,实现IAA调节酶合成的特有功能。1990年前后,人们才把IAA结合蛋白提纯并阐明其氨基酸顺序(一级结构)。1991年又把ABP的基因分离出来,阐明其基因的核苷酸顺序。这些发现不但在植物激素研究中具有重要意义,即使在植物分子生物学领域中也占有显要位置。因为外源喷施激素,对不同环境中不同品种的不同植物有很不相同的效果。这是由于它们内在的结合蛋白含量不同。要改变激素效应敏感性必须先改变植物内源激素结合蛋的含量。通过基因工程技术,把ABP基因导入对IAA不敏感的植物,就有可能提高它的对激素的敏感性。

在研究IAA与ABP结合时发现,植物体内有许多种物质都能与IAA结合,但其结合力有差别。有些物质与IAA结合力低,它们含量又很多,结合是不专一的,称非专一结合。有些物质细胞内含量很少但结合力高,称专一结合。与IAA形成专一结合的蛋白质才是IAA受体。结合力高低是以解离常数(Kd)来表示的。每种结合蛋白都有不同的Kd值。故Kd值是结合蛋白的重要特性之一。

这表示IAA与ABP在细胞中不断结合又不断解离。

公式中K表示是一个常数。当达到平衡时,

式中ABP1是ABP的总量。因为在外加IAA的情况下,IAA1的量远远超过ABP1的量,所以绝大多数的IAA不是成复合体,而是游离在液体中,故IAA(游离)几乎等于IAA1

在结合蛋白分子上与IAA结合的位点称为生长素结合位点,简称ABS。一个蛋白分子上可以有一个ABS,也可以有几个ABS。近年来国际上把研究的重心转到激素的结合位点上,不但研究激素与结合位点的结合动力学,还要研究结合位点的结构与结合功能的关系。ABP一级结构的阐明为这方面工作奠定了基础。

细胞中ABS含量是在不断改变的。以烟草细胞为例,它一个细胞周期为40h。在此40小时内ABS含量有剧烈的升降变化。当细胞分裂中期来临时,ABS迅速增加;在G1期初即快速减少。这为研究植物细胞分裂的机理及IAA在其中作用指出了希望。

在研究ABS时发现,IAA的抑制剂NPA与IAA对结合位点有竞争结合的作用。其所以能抑制IAA流出细胞质膜,可能正是由于IAA运出质膜的结合位点被NPA占据所致,但其竞争效应又不完全。所以Depta等提出“三点”模式说,认为在同一结合蛋白上既有IAA结合位点又有NPA结合位点,两个位点既在同一蛋白分子上又有一定距离,故既有竞争,又竞争不完全。

IAA结合位点的研究同时也推动着其他四类激素结合蛋白的研究工作,并正在向为农业服务的方向进行。

【参考文献】:

1 Moore T C. Biochemistry and physiology of plant hormones. Springer -Verlag Press, 1979

2 Inihara N,et al. Auxin -binding protein located in the end-oplasmic reticulum of maize shoots: moleculr cloning and complete primary struciure. Proc Natl Acad Sci. USA: 1989.86:3564

3 Depta H, Rubery PH. A comparative study of carrier participation in the transport of TIBA, IAA, and 2. 4 - D by

5 张德颐,朱治平,主编.植物分子生物学与生物工程.北京:科学出版社,1991.38

6 陈瑞,张德颐,等.水稻幼叶中ABA亲和力强的结合蛋白.植物学报,1992,34:185

7 邢惕,张德颐,等.Characterization and possible function of binding sites for NPA in Acer pseudoplatanus L.cells.Chinese J Bot.1992,4:26

(中国科学院上海植物生理研究所张德颐撰)

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