酵母和植物的锌转运系统及其调控.pdfVIP

植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2007, 24 (6): 799806, .专题介绍. 酵母和植物的锌转运系统及其调控 王祥, 李鹏, 印莉萍* 首都师范大学生命科学学院, 北京100037 摘要 锌是所有生物体必需的微量元素之一, 是多种蛋白的辅酶并参与催化生物体内的一些重要生化反应。生物体为了维 持细胞内适当的锌浓度以保证其正常功能而进化出了复杂的锌转运及调控系统。本文主要论述酵母和植物中的锌转运系统及 其调控, 以及锌吸收的分子标记和QTL位点分析。 关键词 助阳离子扩散体, 转运体, 锌, 锌铁调控转运体 王祥, 李鹏, 印莉萍 (2007). 酵母和植物的锌转运系统及其调控. 植物学通报 24 , 799 806 . 锌是所有生物体必需的微量元素之一, 它是多种蛋 是ZAP1(zinc-dependent activator protein), 其为锌响 白的辅酶并参与催化生物体内的一些重要生化反应。 应激活蛋白。在缺锌细胞中ZRT 1的诱导表达量大约是 生命过程中的每个重要阶段都可发现锌的作用, 但锌一 足锌细胞表达量的100 倍。ZRT 1对锌有明显的高亲和 -1 2+ . 旦过量, 则和其它有害重金属(如镉) 一样, 对细胞产生 力, Km 为10 nmol L [Zn ] 。ZR T1 的mRNA 水平 毒害作用。因此, 生物体要维持细胞内适当的锌浓度并 与其高亲和系统的活性相一致。当ZR T1过量表达时可 保证其正常功能, 其细胞器上必须存在着锌转运体以易 增加高亲和系统对Zn2+ 的吸收; ZR T1基因突变则降低 于锌的流动。当外界锌过量时它被贮存在某一特定的 高亲和系统对Zn2+ 的吸收, 并导致突变株在Zn2+不足时 细胞区室内, 当锌缺乏时再被分泌出来。锌溢出系统是 表现出缺锌症状。ZRT2 是一种对Zn2+ 吸收的低亲和转 锌扩散到其它组织所必需的。人们早已认识到细胞内 运体, 在不缺锌的条件下发挥作用。在适度缺锌条件下, 锌稳态的重要性, 近年来对酵母和植物的锌转运系统以 ZR T2可以被ZA P1所诱导, 但在严重缺锌条件下ZR T2 及其基因表达调控的研究均有了长足的进展。 却被ZA P1 抑制 (Bird et al., 2004 ) 。ZA P1 对ZR T2 基因调控区的3 个启动子结合位点进行转录水平的调 1 酵母锌转运系统及其调控 控。其中2 个位点定位在TATA 盒的上游, ZA P1 与其 结合后可以激活ZR T2 基因的表达。第3 个结合位点位 1. 1 酵母质膜锌转运体及其转录调控 于TATA盒的下游并靠近转录起始位点, ZAP1在这一位 对真核模式生物酵母的锌转运系统的研究已比较清楚。 点的结合可以阻断ZR T2 的转录。蛋白ZRT 1 与ZRT2 据报道, 在芽殖酵母中已经鉴定出至少4种质膜锌转运 有44% 的序列相同, 67% 的序列相似, 二者均含有8 个 体, 即Z RT 1(zinc-regulated t ransporter) 、Z RT2 、 潜在的跨膜结构域, 蛋白的N末端和C末端都定位在质 FET4 和PHO84(phosphate transporter) ( 图1) 。 膜表面, 并具有类似的拓扑学性质(W aters and Eide, ZIP(ZRT-, IRT-like pro