豆科植物凝集素及其对根瘤菌的识别作用VIP专享VIP免费

豆科植物凝集素及其对根瘤菌的识别作用!王逸群荆玉祥（中国科学院植物研究所北京!"""#$）摘要本文讨论了豆科植物凝集素的性质、分布、基因及其表达；近年来研究表明识别根瘤菌的因子是豆科植物根上的凝集素。将一种豆科植物的凝集素基因转化到另一种豆科植物后，再接种前一种豆科植物的根瘤菌，可以使其被侵染和结瘤。由此人们提出了扩大根瘤菌宿主范围到非豆科植物，特别是粮食作物范围的可能性。关键词凝集素，识别，宿主，共生!"#$%"!"&’()*+),-."(/012"()’."0"&1#)(’(1)130.(415(+26+&’"/(+()78%5(1*(*6"’9"")!"#$%":2+)’*+),0.(415(+%&’()*+,-./0’()-+1*2.3（!"#$%$&$’()*($+",，-.’/.%"’#’01+2’3,()41%’"1’#，45*6*.3!"""#$）;5*’/+&’78*9:2:5;;5<*5=9>85:;?:5;>*59，@*9>;*A->*?.?BC53-D5C5E>*.9，>85*;35.592.@5F:;59+9*?.G0.;5E5.>H52;9，D?C5E-C2;*.>5;2E>*?.A5>=55.8?9>C53-D5:C2.>92.@;8*I?A*2CA2E>5;*2*D:C*59>82>>85B2E>?;?B;5E?3.*I*.3;8*I?A*2*9>85C5E>*.?.>85;??>9?B8?9>:C2.>9G&B>5;>85C5E>*.35.5*9>;2.9B5;;5@B;?D?.5>H:5?BC53-D5*.>?2.?>85;，>85C2>>5;E?-C@A5B*.2CCH*.B5E>5@2.@.?@-C2>5@AH>85;8*I?A*2CA2E>5;*2>82>?;*3*.2CCH?.CH82;A?;*.>85B?;D5;C53-D5GJ;?D>8*9B2E>，E;?:9E*5.+>*9>9:?*.>?->>85:?99*A*C*>H>82>>85;8*I?A*2CA2E>5;*2D*38>A55F>5.@5@*.>?.?.+C53-D58?9>:C2.>9，59:5E*2CCHE5;52C:C2.>9B?;>85*;9HDA*?9*9G<"891/,*K5E>*.，L5E?3.*>*?.，M?9>，NHDA*?9*9凝集素（C5E>*.）是一种糖蛋白，在动、植物体内广泛存在。迄今为止，已发现了!"""多种植物凝集素，其中豆科植物的凝集素有O""多种（N82;?.和K*9，!##"）。!PPP年M5;D2..N>*CCD2;Q首次发现了蓖麻子凝集素，并对红血球有凝集作用。不久在相思豆中也发现了凝集素。!#$O年发现凝集素专一性地结合糖的性质（N-DD5;和M?=5CC，!#$O）。!#O"年，’?=5CC报道了植物血细胞凝集素（RM&）有促进细胞有丝分裂的作用（’?=5CC等，!#O"）。!#ST年，45EQ5;（!#ST）等研究了刀豆凝集素分子的三级结构，揭开了研究豆科植物凝集素分子空间结构的序幕。近数十年来，人们对凝集素的性质、生理功能、基因结构与表达等方面进行了深入的研究，取得了有意义的进展。凝集素是一种非免疫起源的、非酶的糖蛋白，至少拥有两个与糖结合位点，而且结合是可逆的。凝集素对糖、糖脂、多糖也有高度亲和性并能专一性地结合。!收稿日期：!###+"$+!S接受日期：!###+"T+US责任编辑：姜联合植物学通报U"""，=>（U）：!USV!$U!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$%&%’())%*#$+,’+*-$.!豆科植物凝集素结合糖和金属离子!"!豆科植物凝集素豆科植物的凝集素在成熟种子中占蛋白质总含量的!"#左右（$%&’()*等，!+,,）。它由-个或.个单体组成，每个单体的分子量为-/01"23，有一个结合糖位点（4567)*等，!+,/；89:*;<等，!++"；=:<3*’)>>?9)等，!+,,）。凝集素结合二价金属离子@:-A和B<-A，它们对于凝集素结合糖的活性是必需的，而且按一定的顺序结合。先结合B<-A离子，然后其它结合位点结合@:-A。这两种结合必须是结合位点处于最优化的构象状态（C)?2)*等，!++!）。由于豆科植物凝集素一级结构的高度同源，因此其三级结构也非常相似。对于每个单体来讲，反向平行的!D折叠在数量上占优势地位，但缺少"D螺旋。除了有结合糖的位点外，凝集素还有一个疏水腔，高度保守（$))2)等，!+,,）。!"#豆科植物凝集素的分子结构豆科植物凝集素至少有一个非催化结构域，并可逆地结合到特异单糖或寡糖上。结构域的数量由凝集素的复合体数目来决定。二体或多体凝集素可以形成多种结构的蛋白D糖复合体。单体凝集素不能形成这种复合结构（$;<等，!++-）。通过豆科植物凝集素晶体结构的分析，发现凝集素与糖形成的复合体，每个单体结合着@:-A和B<-A，与其中四个高度保守的氨基酸残基直接相互作用。豌豆种子凝集素（E8F）专一性地结合葡萄糖和甘露糖。与@:-A结合时，作用的氨基酸残基是G>HD!-!、G>HD!-+。与B<-A结合，其作用的氨基酸残基是I7JD!!+、G>HD!-!、G>HD!-+、K’>D!1L。凝集素单体与糖结...