大麥蛋白質二硫鍵異構酶基因家族的鑒定與表達分析

時麗潔 蔣樅璁 王方梅 楊 平,* 馮宗云

1 四川農業大學農學院大麥青稞研究中心,四川成都 611130；2 中國農業科學院作物科學研究所,北京 100081

蛋白質二硫鍵異構酶(protein disulfide isomerase,PDI)基因家族編碼一類含有硫氧還蛋白(thioredoxin,TRX)結構域的PDI 蛋白和PDI 類蛋白(PDI-like)。這些蛋白大量存在于真核細胞的內質網腔(ER)中,具有催化蛋白質二硫鍵氧化還原反應、協助蛋白質分子異構以及保障成熟的蛋白質分子正確折疊等功能,行使類似分子伴侶的作用[1-4]。典型的PDI 蛋白由5 個基本結構域(a,b,b',a',c)組成,其中具有氧化還原催化活性的兩處位點位于a 和a'結構域的-CGHC-(-Cys-Gly-His-Cys-)序列中,而結構域b和b'則是在異構化反應中起著結合底物、維持結構的作用[5-7]；c 結構域對鈣離子(Ca2+)具有高親和性,且在其 C 末端富含酸性氨基酸序列(典型的如-KDEL-),為內質網定位信號[8-9]。除了上述典型的結構域,一些PDIL 蛋白中還含有額外結構域,如D、COPII、J 和ARMET,可以根據它們對PDIL 蛋白進行更細致的分類[10-11]。

植物中的PDI 家族基因一般被命名為PDI 類蛋白基因(PDIL),前人對擬南芥、水稻和玉米的PDIL蛋白序列進行聚類分析,根據功能結構域的組成類型及數目,認為在植物中至少存在8 個PDIL 蛋白亞家族(命名為PDIL1-PDIL8)[12]。大多數的PDIL 蛋白被定位在內質網腔內,輔助蛋白質合成過程中的正確折疊；但是,也有個別的PDIL 成員定位在細胞的其他位置,如線粒體、葉綠體、高爾基體、分泌囊泡或質膜上,行使的功能也非常多樣化[10,13-15]。植物PDIL基因的生物學功能研究,多集中在種子發育與貯藏蛋白代謝方面。擬南芥的AtPDIL2-1基因可以影響胚珠的結構,并通過引導花粉管的生長來促進胚囊的發育[16]。……