基本介紹
- 中文名：醯基載體蛋白
- 外文名：Acyl Carrier Protein
- 分子量：9KDa
- 縮寫：ACP
- 結構：具有保守絲氨酸殘基
- 作用：合成脂肪酸
定義,作用,異構體,基因表達,
定義
醯基載體蛋白(acyl carrier protein，ACP)是分子量9X103-10X 103的可溶酸性蛋白質，其輔基為4'- 酸泛醯巰基乙胺。 4'- 酸端與ACP中絲氨酸殘基借磯酸酯鍵相連，另一端的-SH自由基與脂醯基間形成硫酯鍵，藉以攜帶合成的脂醯基從一個酶轉移到另一個酶參加反應。在大分子長鏈合成過程中接受起始單元，形成起始單元-ACP複合體，再轉移到需要被延伸的大分子長鏈上。 ACP在聚酮鏈的合成過程中起承載醯基單元的作用。
作用
醯基載體蛋白是脂肪酸合成中的關鍵蛋白質，位於脂肪酸合成酶系的中央，作為脂醯基的載體將脂醯基從一個酶反應轉移到另一個酶反應。ACP 不僅參與脂肪酸合成，還參與甲羥戊酸合成及脂肪酸的不飽和反應。植物貯藏脂肪酸中不飽和脂肪酸的含量、組成以及它們在總脂肪酸中所占比例,與 ACP 異構體的種類及差異表達有密切關係。因此，醯基載體蛋白是高等植物脂肪酸生物合成的一個重要輔助因子。
異構體
絕大多數植物都具有幾種ACP異構體。它們或是組成型表達的，或是組織特異性表達的。有科學家指出擬南芥至少具有5種質體型ACP和1種線粒體型ACP。其中ACP1在葉、根、種子中表達，但在種子中的表達遠比在葉中和根中強，ACP2和ACP3在所有的組織中都表達，即屬於組成型表達的。ACP4主要存在於葉片中，而ACP5僅在種子中發現，但至今尚未鑑定。其它植物如菠菜、蓖麻、大豆、大麥、油菜及萼距花中也觀察到多個異構體參與質體內脂肪酸合成,部分異構體也獲得鑑定。儘管ACP在脂肪酸生物合成中的重要作用已較為明確，但植物體中為何需要多種異構體，不同異構體的作用是否相同，這些問題尚未揭示。關於這個問題最合理普遍的推測是與ACP的組織特異性甚至器官特異性活性有關，例如Song and Allen分離獲得了一個棉花纖維特異性的ACP，它參與了纖維伸長過程中膜脂的生物合成。而在有些組織中多種ACP同時表達，可能是不同ACP異構體具有不同的組織和發育表達模式，通過這種表達模式調控植物體內維持基本膜脂生物合成和作為三醯基甘油貯藏脂肪酸生物合成之間的平衡。
基因表達
隨著分子生物學和基因組學研究的不斷深入,有關植物不同 ACP 功能分析的研究取得了一定進展。擬南芥 ACP1 是種子中優先表達的 ACP 基因。Branen 等人構建了 35S 啟動子驅動的帶有 ACP1 和其上游 400bp 序列的植物表達載體,轉基因的擬南芥植株在葉組織中該基因的表達增加了 3-8 倍,而在種子中沒有明顯變化。若 ACP1 轉錄起始位點上游 400+-bp 區域或 CaMV 35S 啟動子刪除後,轉基因的擬南芥植株 ACP1 蛋白的表達量不增加。因此,ACP1 的過量表達可能是 CaMV 35S 啟動子的增強子元件與 ACP1 400+-bp 啟動子區域相互作用的結果。在表達增強的同時,葉組織中脂肪酸組成也發生了變化,16:3 的脂肪酸含量明顯減少,而相應的增加了亞油酸(18:3)的含量。但總脂肪酸含量沒有改變。Battey 等人在轉基因的菸草中表達菠菜 ACP1(在菠菜葉組織中占優勢),與內源的菸草 ACPs 比較,ACP1 的表達提高了 2-3 倍,但葉片中總脂肪酸含量和脂肪酸組成都沒有發生變化。這可能是由於不同的 ACP 異構體對於脂肪酸醯基鏈長度具有不同的偏好性。Suh 等在芫荽中鑑定了一個胚乳表達的 ACP,並通過體外實驗證明該 CsACP-1 是△4-acyl-ACP 去飽和酶(催化棕櫚醯基載體蛋白在△4 位脫氫形成特殊脂肪酸岩芹酸 16:1△4)所必需的。在擬南芥中反義抑制葉組織偏好的 ACP4,轉基因 T2 代植株中出現不同程度的白化表型,並且這一表型與 ACP4 蛋白減少以及葉片脂肪酸含量減少共分離,同時白化的植株生長矮小,推測 ACP4 在葉綠體膜脂相關的脂肪酸合成中起重要作用。
近幾年,對 ACP 基因組 DNA 及其上游調控序列的研究取得了一定的進展。如 Suh 指出擬南芥和芫荽質體型的 ACP 異構體基因組大小有差異,但結構是相當保守的,都是由 4 個外顯子和 3 個內含子組成的,並且內含子都遵守 GT-AG 的規則。對芫綏 ACP1 基因組上游序列的研究中發現多個順式調控元件,如 2 ACGTmotifs(TACGTT),2 E-boxes(CAGATG,CATTTG),1 GCN4-like motif (CAAGTCA),4 AACA motifs(AACAAA)和 2(CA)n elements,這些元件都是種子或胚乳特異性表達所必需的。而 GUS 表達進一步實驗表明:Cs-ACP1 上游-117- +76 區(包含 1個 GCN-like 基序、2 個 AACA 基序和 2 個(CA)n 元件)是該基因在種子中優先表達所必需的,而-242—118 區(包含 2 個 ACGT 基序、2 個 E-boxes 和 2 個 AACA基序)參與了該基因表達量的調控。此外,儘管不同植物或同一植物不同 ACP基因轉錄獲得的 mRNA 5' 非編碼區(5'-UTR)有很大的差異,但都存在保守的七核苷酸基序 “CTCCGCC”及 “CT-rich”區。有研究表明,“CTCCGCC”Box區和“CT-rich”區對控制 ACP 基因組織特異性表達具有重要的激活作用。例如,擬南芥 ACP1 和 ACP2 的 5'-UTRs 分別在種子和根中與該基因的表達相關。對 Enoyl-ACP 還原酶的表達研究也發現這種 5'-UTR 參與基因不同組織差異表達調控的情況,缺失 5'-UTR 中“CT-rich”保守區導致該基因在葉中的表達明顯減少,而在種子和根中的表達不發生變化。
