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第 52卷 第 6期 2007年 3月 论 文
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拟南芥动蛋白基因 AtKP1的克隆、表达及
生物化学特性分析
李绪彦①* 王海庆①②* 徐 涛① 曹勤红① 任东涛① 刘国琴①†
(① 中国农业大学生物学院, 植物生理与生物化学国家重点实验室, 北京 100094; ② 中国科学院西北高原生物研究所, 青海 810001.
* 同等贡献. † 联系人, E-mail: liu@cau.edu.cn)
摘要 动蛋白(kinesin)种类很多, 在真核细胞中行使多种功能. 利用 3′-RACE 技术从拟南芥中克隆了
动蛋白-14B 亚家族中的一个成员, 命名为 AtKP1 (拟南芥动蛋白 1). 其最大可读框为 3.3 kb, 编码 1087
个氨基酸. 结构域分析表明, AtKP1多肽链中部有一个马达结构域, 氨基端有一个CH结构域, 羧基端一
个含有202个氨基酸残基的序列表现出很强的特异性. Northern印迹表明, AtKP1基因在各种器官中广泛
表达, 但在幼苗中表达量最大. 将克隆的长度为 2808 bp的 AtKP1启动子区域与 GUS 基因进行了融合,
转基因分析显示, AtKP1主要在幼嫩器官维管束和幼叶表皮毛中表达, 表明 AtKP1可能参与了维管束和
叶表皮毛的分化或发育. 对 AtKP1 的马达结构域进行了原核表达和亲和纯化, 生物化学特性研究表明
这个马达结构域可以核苷酸依赖的方式与微管结合, 且具有微管激活的 ATP酶活性.
关键词 动蛋白 cDNA 克隆 表达模式 微管结合 ATP 酶活性
2006-12-18收稿, 2007-02-26接受
国家自然科学基金(批准号: 30370708, 30421002和 30671049)和科技部植物转基因研究与开发专项(批准号: JY03-A-03)资助项目
动蛋白(或称驱动蛋白)是一类依赖于微管的马
达蛋白, 广泛存在于真核生物细胞中[1]. 动蛋白超级
家族的成员都具有高度保守的马达结构域 , 大约含
350 个氨基酸残基, 具有微管和 ATP 结合位点, 能产
生沿微管运动的驱动力[2]. 在马达结构域之外, 动蛋
白超级家族成员表现出氨基酸序列的多样性 , 因而
表现出功能的多样性[3]. 通过马达结构域进化树分析,
动蛋白被分成 10多个亚家族[4,5].
继在烟草花粉中鉴定出植物动蛋白后[6], 已有多
种植物动蛋白基因被克隆、鉴定, 并且发现它们在植
物发育过程中功能的多样性. 有的参与了胞质分裂,
如拟南芥中的 kat 基因家族成员 (KatA, KatB 和
KatC)[7~9], NACK1, NACK2[10], HINKEL[11], TET-
RASPORE[12], POK1 和 POK2[13]; 有的参与了植
物形态建成 [14,15]和纤维素微纤丝的定向沉积 [16];
AtMKRP1 和 AtMKRP2 则具有线粒体定位信号, 很
可能与线粒体功能相关 [17]; 有一个拟南芥动蛋白异
型体与联体病毒组复制蛋白发生相互作用[18]. 另外,
在棉纤维细胞中还发现了一个有 CH 域 (calponin
homology domain; 一类微丝结合蛋白结构域)的动蛋
白 GhKCH1, 在体外可以和肌动蛋白相结合, 在体内
与周质微管共分布[19]. 随着拟南芥基因组的测序, 推
测拟南芥中有 61 个类动蛋白基因[20]. 然而, 迄今为
止, 大多数动蛋白还没有得到鉴定.
本研究利用 3′-RACE 的方法克隆到了一个动蛋
白基因, 命名为 AtKP1; 对 AtKP1 进行了 Northern
印迹分析, 并且利用它的启动子区域和 GUS 报道基
因进行融合 , 通过转基因观察了它在体内的表达模
式. 另外, 对 AtKP1 马达结构域的原核表达产物进
行了 ATP 酶活性和微管结合能力分析. 上述研究对
了解植物动蛋白异型体的结构特点、表达规律以及生
物化学特性具有重要的理论意义.
1 材料与方法
(ⅰ) 生物材料. 以拟南芥(Arabidopsis thaliana;
Columbia ecotype)为试材, 在 12 h 光周期、22℃和
70%相对湿度条件下培养; pGEM T-easy 载体购自
Promega (Madison, WI, USA), 用于基因克隆和测序;
大肠杆菌菌株 BL21 (DE3)和表达载体 pET-30b (+)购
自 Novagen (Madison, WI, USA), 用于表达 AtKP1重
组蛋白; pBI121 载体购自 Clontech (Clontech, CA,
USA), 用于植物转化.
(ⅱ ) AtKP1 cDNA 的分离与序列分析 . 用
TRIzol (Gibicol, Grand Island, NY USA)试剂按操作
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说明从拟南芥的幼茎中提取总 RNA. 根据 Mitsui 等
人 [7]的报道合成下列克隆动蛋白马达结构域的兼并
引物 Pkin1 (5′-ATCTTYGCATAYGGACAPAC-3′)和
Pkin2 (5′-GTPTAIGGIATGTCITTIAGITTYGAITG-3′).
以 2 µg的总 RNA为模板, 以 Pkin1为引物进行反转
录; 以合成的 cDNA 的第 1 链为模板, 用引物 Pkin1
和 Pkin2 PCR扩增得到双链 cDNAs.
用 3′- RACE 技术获得 cDNA的 3′端区域. 首先,
以 2 µg总 RNA为模板、Pkin3 (5′-GTTTTCCCAGT-
CACGACd(T)15-3′) 为引物进行反转录, 然后以获得
的第 1 链 cDNA 为模板进行第 1 轮的 PCR, 所用的
正向引物为 Pkin4 (5′-GCTGGGTTCGTTTCTAAGG-
AA-3′), 没有加入反向引物. 然后以第 1轮的 PCR产
物作为模板 , 加入正向巢式引物 Pkin5 (5′-GGCC-
AGATCTGATGACC-3′)和适配子引物 AP (5′-GTTT-
TCCCAGTCACGAC-3′)进行第 2轮 PCR.
根据拟南芥基因组预测的序列和获得的 3′端区
域, 设计引物 Pkin6 (5′-CCCAATTTATTTCCGCGT-3′)
和 Pkin7 (5′-TGGGACACTCGTTCTTTATGA-3′), 进
行 RT-PCR扩增获得全长的 cDNA序列. 将扩增的产
物克隆到 pGEM T-easy 载体进行测序. 同源基因的
搜索、氨基酸序列比对以及依据马达结构域序列的系
统树的构建分别在下面的网站上进行 : http://www.
ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgi; http://searchlauncher.
bcm.tmc.edu/multi-align; http://www.genebee.msu.su/
services/phtree_reduced.html.
(ⅲ) Northern 印迹分析. 用 TRIzol试剂从拟南
芥成熟植株的根、茎、叶、花、幼荚和两周的幼苗中
提取总 RNA. 20 µg的总 RNA经 1.2%甲醛变性凝胶
电泳后转移到带正电荷的尼龙膜上(Amersham). 用
引物 Pk22 (5′-GCGTCGACTGGTACCATGAACCTT-
GCA-3′) 和 Pk23 (5′-CATATGCTTCACACTGATAA-
CTCTTCA-3′) 扩增 AtKP1 cDNA 的特异片段, 用
[α-32P] dCTP进行同位素标记, 以此作为探针进行同
位素杂交.
(ⅳ) GUS 表达分析. 为了检测 AtKP1基因在体
内的表达模式, 从拟南芥基因组中克隆了 AtKP1 基
因起始密码子上游 2808 bp的序列, 引物设计为 PM1
(5′-GCAAGCTTCGGTCAACTGAAC-3′, 上游引物 )
和 PM2 (5′-GCTCTAGACTGTCTCAGCCATG-3′, 下
游引物). 扩增的 PCR片段克隆导入 pBI121表达载体
的 Hind Ⅲ和 XbaⅠ位点, 正好位于 GUS (β-Glucur-
onidase)报告基因的上游. 利用花芽浸泡的方法[21]获
得了 30 个独立的转基因株系. 收集幼苗和转基因成
熟植株的不同器官进行组化染色, 37℃染色 24 h后用
于 GUS基因表达的检测[22].
为了进一步详细观察 GUS 染色部位, 采用整体透
明的方法, 将 GUS 染色的材料转移到含有 0.24 mol/L
盐酸的 20%甲醇溶液中, 57℃处理 15 min, 具体操作按
Malamy 等人[23]报道的方法进行. 整体透明后的材料在
Olympus BH-2光学显微镜下观察并照相.
(ⅴ) AtKP1 马达区在大肠杆菌中的表达和纯化.
为了表达带有组氨酸标签的 AtKP1 重组蛋白 , 以
Pk24 (5′-GCGAATTCTCTCCGGGTCATGTAGAAG-3′)
和 Pk19 (5′-GCGTCGACTGACTTTCTCTGCTTGCC-
AG-3′)为引物进行 PCR 扩增, 获得了包含马达结构
域的全长 1506 bp的 cDNA片段. 将此片段克隆进大
肠杆菌表达载体 pET-30b (+)的 EcoRⅠ和 SalⅠ位点;
构建好的表达载体转进大肠杆菌菌株 BL21(DE3),
在 25℃的培养条件下, 用 0.2 mmol/L的 IPTG (iso-
propyl-β-D-thio-galactopyranoside)诱导 24 h, 使目的
蛋白大量表达 . 随后用镍柱 (Amersham Pharmacia,
Uppsala, Sweden)进行亲和纯化. 对于纯化得到目的
蛋白 , 利用小鼠动蛋白的单克隆抗体 (Sigma, 1∶
5000 稀释)进行了免疫印迹验证. 蛋白浓度测定采用
Bio-Rad蛋白分析试剂盒(Bio-Rad, CA, USA).
(ⅵ) 微管结合与 ATP酶活力分析. 为了进行微
管结合分析, 我们参照 Williams 等人[24]的报道用三
轮聚合-解聚循环的方法从新鲜猪脑中纯化得到微管
蛋白. 在微管蛋白溶液中加入 2 mmol/L GTP 和 30
µmol/L紫杉醇, 37℃水浴聚合 30 min; 然后将聚合的
微管(1.40 mg/mL)、纯化的马达结构域原核表达产物
(0.20 mg/mL)以及 10 mmol/L ATP 和 5 mmol/L
AMP-PNP混合, 37℃温育 15 min; 最后 30℃, 14000
× g离心 30 min, 对上清和沉淀进行 SDS-PAGE电泳
检测.
微管激活的ATP酶活力分析: 100 µL AtKP1马达
结构域原核表达产物的制备物(0.44 mg/mL)中加入
100 µL聚合好的微管(2.7 mg/mL), 37℃温育 15 min
后加入 20 µL ATP (20 mmol/L), 继续温育 15 min, 最
后加入 20 µL 100% 三氯乙酸混匀终止反应 (对照实
验中三氯乙酸在加入 ATP 以前加入). 反应终止后在
冰上放置 10 min, 4℃ 10000 × g离心 10 min, 取上清,
然后按照 LeBel 等人[25]的方法进行无机磷测定. 实
验重复 3次.
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2 结果与分析
2.1 AtKP1 cDNA的克隆及序列分析
根据动蛋白马达结构域的保守序列设计兼并引
物, 用 RT-PCR 从拟南芥幼茎中得到了 621 bp 的
cDNA 片段(结果未显示), 对 GenBank 数据库中搜
索结果表明这个片段的核酸序列非常类似于根据拟
南芥基因组推测的一个类动蛋白序列(T32N15.10).
然而根据此序列设计引物并没有克隆到动蛋白基因,
表明预测序列可能与真实序列存在差距. 因此采用
了 3′-RACE 的方法, 分离得到包含 polyA 的 3′端序
列(结果未显示). 根据此序列和预测的 T32N15.10 5′
端序列, 得到了全长 3607 bp的 cDNA序列, 命名为
AtKP1 (Arabidopsis kinesin protein 1; GenBank登录号:
AF398149; 登录时间: 2002 年). 这个基因含有 3264
bp 的可读框, 编码 1087 个氨基酸(图 1(a)). 事实证
明, 我们得到的序列与基因组预测的序列之间确实
存在着很大的差异: AtKP1的 43~91位氨基酸序列以
及 825~1040 氨基酸序列通过基因组预测不出来, 并
且 C 末端 1064~1087 位氨基酸序列与基因组预测的
序列也不相同(图 2(a)), 这可能是我们最初根据基因
图 1 拟南芥动蛋白基因 AtKP1的序列分析
(a) AtKP1 cDNA 的核酸序列和推测的氨基酸序列. AtKP1 GenBank登录号为 AF398149. (b) AtKP1和其他动蛋白的序列系统树分析. 构建系统树
所用的动蛋白: AtKATD/AtKinesin-14B (AF080249), AtKATA/AtKinesin-14A (D11371), AtFRA1/AtKinesin-4 (AY158083), AtPAKRP1/AtKinesin-
12A (AF193767), AtNACK1/AtHIK (AB081599)和 AtNACK2/AtTES (AB088121) 来自 Arabidopsis thaliana; DmNCD/Dm Kinesin-14 (X52814)来自
Drosophila melanogaster; GgChrkin/GgKinesin-4 (U18309)来自 Gallus gallus; NtTKRP125/NtKinesin-5A (D83711)来自 Nicotiana tabacum;
XKLP2/XKinesin-12 (X94082)来自 Xenopus laevis; CgMCAK/CgKinesin-13 (U11790)来自 Cricetulus griseus
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图 2 AtKP1与 GenBank中对应基因 AtT32N15.10蛋白的对比
(a) AtKP1蛋白的推测序列与 GenBank中对应基因 AtT32N15.10蛋白的推测序列的差异; (b) 结构域预测显示 AtKP1蛋白
含有 CH结构域、卷曲螺旋、ATP结合区及微管结合区(b)
组预测序列无法得到全长 AtKP1的原因. 对 cDNA序
列与基因组序列比较发现, AtKP1基因有 15个内含子,
序列长度从 76~198 bp不等, 其中有 13个内含子分别
在其 5′和 3′端包含 GU和 AG二核苷酸, 符合 5′和 3′
拼接的 GU-AG规律[26].
AtKP1含有 1087个氨基酸残基, 分子量约为 130
kD (图 1(a)), 其中间区域 375~713 位氨基酸序列非
常类似于动蛋白超级家族高度保守的马达结构域 ,
与 AtKATD (登录号: AF080249)马达结构域的同源性
高达 70.9%, 与 AtKATA (登录号: D11371)及 DmNCD
(登录号 : X52814)的同源性也分别可达 45.9%和
44.9% (图 1(b)). AtKP1 的 457~471 位氨基酸序列
(IFAYGQTGSGKTFTM)正好是 ATP 结合位点 [27](图
2(b)), 569~697 位氨基酸序列为动蛋白的微管结合区
(图 2(b)). 马达区进化树分析表明, AtKP1与 AtKATD
关系最近, 属于同一个进化分支(图 1(b)). AtKP1氨基
端 108 个氨基酸残基与人类微丝结合蛋白的 CH 结构
域同源性可达 32%, 与 AtKATD的也非常相似[28]. 除
了马达结构域与CH结构域外, AtKP1的氨基酸序列表
现出高度的特异性. 二级结构预测表明, 与传统的马
达蛋白相比, AtKP1在 709~749位有一个相对短的卷曲
螺旋结构(图 2(b)), 有可能是形成茎杆结构的部位[29].
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2.2 AtKP1基因的表达
为了确定 AtKP1 基因的表达模式, 从成熟植株
的根、茎、叶、花、幼荚及幼苗中提取了总 RNA, 用
于 Northern 印迹分析. 结果表明, AtKP1 在幼苗和
所有被检测成熟植株各个器官中均有表达 , 但是幼
苗中的表达要高于成熟植株的各个器官(图 3(a)).
图 3 AtKP1在不同器官和组织中的表达分析
(a) Northern 印迹分析显示 AtKP1在拟南芥植株的根、茎、叶、花、
果荚均有表达, 但在幼苗中表达最强. rRNA 作为上样对照. (b) AtKP1
启动子驱动的 GUS 基因在拟南芥中的表达 : 幼苗的根和叶中均有
GUS表达(1), 但主要在维管束(2, 3, 5)和幼叶表皮毛中(5); 根尖分生
组织(2, 3)、成熟叶表皮毛(4)没有检测到 GUS活性; 果荚和荚柄的交
界处检测到少量 GUS活性(6), 但果荚内部不明显. 标尺示 10 µm
为更进一步了解 AtKP1 的表达模式 , 克隆了
AtKP1 2.8 kb的启动子区域, 并与GUS基因融合进行
转基因分析. 结果显示, 在 AtKP1 启动子的驱动下
GUS报告基因主要在幼根维管束(图 3(b), 1~3)、幼叶
维管束(图 3(b), 1和 5)、幼叶表皮毛(图 3(b), 5)以及
幼嫩果荚和果柄的交界处表达 (图 3(b), 6), 显示
AtKP1 可能在拟南芥维管束和叶表皮毛的发育中发
挥着作用.
2.3 AtKP1 马达结构域的生化特性分析
为了解 AtKP1 动蛋白马达结构域的生物化学特
性, 在大肠杆菌中表达了带有 His标签的马达结构域
重组蛋白(图 4(a), 2), 并通过镍柱进行了亲和纯化
(图 4(a), 5). 结果证明, 原核表达产物分子量约为 63
kD, 与预测的分子量相一致; 免疫印迹结果显示能
被动蛋白单克隆抗体所识别(图 4(b)).
图 4 AtKP1马达结构域重组蛋白的原核表达、纯化以及
免疫印迹分析
(a) AtKP1 重组蛋白的表达: 1, 未经诱导的大肠杆菌蛋白质样品; 2,
IPTG 诱导的大肠杆菌蛋白质样品; 3, 原核表达的可溶性蛋白; 4, 原
核表达的不溶性蛋白沉淀; 5, 亲和纯化的可溶性 AtKP1 重组蛋白. (b)
用动物动蛋白单克隆抗体对纯化的重组蛋白进行免疫印迹鉴定
ATP 酶活性分析表明, AtKP1 马达结构域表现出
的自身酶活力比较低, 为 17.79 ± 9.62 nmol Pi·min−1·
mg−1 (图 5(a), K); 但在加入微管的条件下, ATP酶活力
增加到 60.08 ± 17.97 nmol Pi·min−1·mg−1 (图 5(a), K+Mt).
对照实验(即单独微管)没有检测到 ATP酶活性(图 5(a),
Mt). 这个结果表明, AtKP1 马达结构域原核表达产物
确实具有 ATP酶活性, 且可被微管强烈激活.
为了确定 AtKP1 马达结构域是否能够与微管结
合, 将纯化的马达结构域原核产物在非水解性 ATP
类似物AMP-PNP存在的情况下与紫杉醇稳定的微管
进行孵育, 然后对离心后的蛋白样品进行 SDS-PAGE
分析, 结果发现 AtKP1 马达结构域与微管都出现在
沉淀中(图 5(b), 1; 箭头所示), 表明AMP-PNP能促进
AtKP1 与微管的结合 . 然而 , 当加入 ATP 而不是
AMP-PNP时, 在微管沉淀中没有检测到 AtKP1马达
结构域的存在(图 5(b), 3). 负对照结果显示, 没有微
管时, AtKP1 重组蛋白只出现在上清中(图 5(b), 5和
6); 没有 AtKP1 重组蛋白时, 微管只出现在沉淀中
(图 5(b), 7和 8). 上述结果充分证明 AtKP1马达结构
域具有依赖于核苷酸的微管结合能力.
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图 5 原核表达的 AtKP1马达结构域具有微管激活的 ATP酶活性与微管结合能力
(a) AtKP1马达结构域 ATP酶活性被微管明显激活. K+Mt, 反应系统中同时加入 AtKP1重组蛋白和微管; K, 仅加入 AtKP1重组蛋
白; Mt, 仅加入微管. (b) AtKP1马达结构域具有依赖于核苷酸的微管结合能力. 在 ATP非水解类似物 AMP-PNP存在时, AtKP1重
组蛋白能随微管进入沉淀(1); ATP存在时, AtKP1重组蛋白没有随微管进入沉淀(3), 只出现在上清液中(4); 5和 6为不含微管的负
对照; 7和 8为仅含微管的负对照. P, 沉淀; S, 上清
3 讨论
随着拟南芥基因组的测序, Reddy等人[20]2001年
根据拟南芥基因组的信息推测拟南芥中有 61 个动蛋
白基因, 其中的 6 个具有 CH 结构域. 当时的预测结
果并没有显示 T32N15.10也是一个含有 CH结构域的
动蛋白基因. 而本研究通过 3′-RACE 实际获得的序
列证实, AtKP1 对应于 GenBank 预测的 T32N15.10,
其 N端有一个 CH 结构域, 中间有马达区, C末端氨
基酸序列不同于已知的其他动蛋白 . 因此拟南芥中
应该有 7个具有 CH结构域的动蛋白. 马达结构域进
化树的分析表明, AtKP1 与动蛋白-14B 亚家族的成
员 AtKATD关系最近 (图 1(b)). 在这个亚家族中, 大
多成员是典型的 C 端马达蛋白, 但是在植物中这类
家族成员的马达区也有在 N 端或中间端的[30], 所以
AtKP1应该属于动蛋白-14 家族, 并且马达结构域在
多肽链中间的动蛋白.
大多数传统的动蛋白在马达结构域和尾部区域
之间都有一个相对长的卷曲螺旋 , 这有助于多肽链
形成二聚体[29]. 在拟南芥的 61 个类动蛋白中仅有 3
个不包含这种结构 , 有些则只含有非常短的卷曲螺
旋[20]. 结构预测表明, AtKP1有一个较短的卷曲的螺
旋结构区域(图 2(b)), 与 AtKATD和 UNC-104家族中
的 KIF1A 和 KIF1B 的结构非常相似[31,32], 因此可能
是以单体形式存在 . 但最近一些体外研究表明 ,
UNC-104 蛋白在高浓度“货物”存在下也有形成二聚
体的倾向[33].
AtKP1 与 AtKATD 有非常相似的结构[28], 它们
的马达结构域都在多肽链的中间, N 端都有一个 CH
结构域, 但是它们的表达模式却相差很大. AtKATD
在花器官中特异表达[28], 而 AtKP1 在根、茎、叶、
花、荚和幼苗中均有表达, 尤其在幼苗中表达量较高
(图 3(a)). AtKP1启动子融合 GUS转基因研究结果表
明, AtKP1主要在幼嫩器官的微管束和幼嫩的叶表皮
毛中强烈表达(图 3(b)). 迄今为止, 在植物中尚未发
现与 AtKP1 有同样表达模式的其他动蛋白成员, 显
示 AtKP1 有不同的生物学功能. 曾经有报道表明微
管束与叶毛的发育机制是非常相似的 [34]. 原形成层
的形成起始于分生组织向原形成层细胞的分化 [35],
随着茎的伸长生长 , 原形成层细胞分裂并分化成木
质部和韧皮部细胞 , 这个过程需要细胞形状发生一
个极大的变化. 与此相似, 叶毛的形成分化起始于原
表皮细胞, 细胞形状也有一个极大的变化[34]. 目前我
们还不知道 AtKP1 在维管束和叶表皮毛发育过程中
的具体作用, 但从 AtKP1 主要定位于线粒体而不是
有丝分裂微管的结果[36]来推测, AtKP1或许参与了细
胞的分化而不是细胞分裂.
脊椎动物动蛋白的生物化学特性已经得到大量
鉴定 , 证明核苷酸依赖的微管结合能力和微管激活
的 ATP 酶活性是传统动蛋白的主要特征, AMP-PNP
可以促进动蛋白与微管的结合 [37,38]. 但从盘基网病
菌(Dictyostelium discoideum)中分离的动蛋白 , 在
AMP-PNP 存在时却与微管的结合能力降低[39]. 植物
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中大多数动蛋白的生物化学特性都没有得到鉴定[40].
最近从水稻中分离出一个植物特异的动蛋白 K16, 其
马达结构域表现出与已知动蛋白不同的酶学特性[40].
本研究在大肠杆菌中表达了 AtKP1 马达结构域, 体
外活性分析表明, 它在AMP-PNP存在时与微管结合;
当加入 ATP时, 则不与微管结合. ATP 酶活力分析表
明, 在微管的激活下它的酶活力提高了 3.37 倍(图 5),
这一特点与 AtKATD 马达结构域的生物化学特征非
常相似 [28], 这可能与它们的马达结构域具有高同源
性有关. 这些结果表明了 AtKP1 的马达结构域与动
物细胞传统的动蛋白和拟南芥动蛋白异型体
AtKATD的马达结构域具有相似的生物化学特征.
致谢 感谢 Fen Wang博士(Texas A&M University)在文章
撰写过程中提供了宝贵意见.
参 考 文 献
1 Grummt G M, Pistor S, Lottspeich F, et al. Cloning and functional
expression of a ′fast′ fungal kinesin. FEBS Lett, 1998, 427(1): 79
—84
2 Goldstein L S, Philip A V. The road less traveled: Emerging princi-
ples of kinesin motor utilization. Annu Rev Cell Dev Biol, 1999,
15: 141—183
3 Goldstein L S. With apologies to Scheherazade: Tails of 1001
kinesin motors. Annu Rev Genet, 1993, 27: 319—351
4 Lawrence C J, Dawe R K, Christie K R, et al. A standardized
kinesin nomenclature. J Cell Biol, 2004, 167(1): 19—22
5 Wickstead B, Gull K. A “Holistic” kinesin phylogeny reveals new
kinesin families and predicts protein functions. Mol Biol Cell,
2006, 17(4): 1734—1743
6 Tiezzi A, Moscatelli A, Cai G, et al. An immunoreactive homolog
of mammalian kinesin in Nicotiana tabacum pollen tubes. Cell
Motil Cytoskeleton, 1992, 21(2): 132—137
7 Mitsui H, Yamaguchi-Shinozaki K, Shinozaki K, et al. Identifica-
tion of a gene family (kat) encoding kinesin-like proteins in
Arabidopsis thaliana and the characterization of secondary
structure of KatA. Mol Gen Genet, 1993, 238(3): 362—368
8 Mitsui H, Nakatani K, Yamaguchi-Shinozaki K, et al. Sequencing
and characterization of the kinesin-related genes katB and katC of
Arabidopsis thaliana. Plant Mol Biol, 1994, 25(5): 865—876
9 Mitsui H, Hasezawa S, Nagata T. Cell cycle-dependent accumula-
tion of a kinesin-like protein, Kat B/C, in synchronized tobacco
BY-2 cells. Plant Mol Biol, 1996, 30(1): 177—181
10 Nishihama R, Soyano T, Ishikawa M, et al. Expansion of the cell
plate in plant cytokinesis requires a kinesin-like protein/MAPKKK
complex. Cell, 2002, 109(1): 87—99
11 Strompen G, El Kasmi F, Richter S, et al. The Arabidopsis
HINKEL gene encodes a kinesin-related protein involved in cyto-
kinesis and is expressed in a cell cycle-dependent manner. Curr
Biol, 2002, 12(2): 153—158
12 Yang C Y, Spielmanand M, Coles J P, et al. TETRASPORE
encodes a kinesin required for male meiotic cytokinesis in
Arabidopsis. Plant J, 2003, 34(2): 229—240
13 Muller S, Han S, Smith L G. Two kinesins are involved in the spa-
tial control of cytokinesis in Arabidopsis thaliana. Curr Biol, 2006,
16(9): 888—894
14 Oppenheimer D G, Pollock M A, Vacik J, et al. Essential role of a
kinesin-like protein in Arabidopsis trichome morphogenesis. Proc
Natl Acad Sci USA, 1997, 94(12): 6261—6266
15 Lu L, Lee Y R, Pan R, et al. An internal motor kinesin is associated
with the Golgi apparatus and plays a role in trichome morphog-
enesis in Arabidopsis. Mol Biol Cell, 2005, 16(2): 811—823
16 Zhong R, Burk D H, Morrison WHIII, et al. A kinesin-like protein
is essential for oriented deposition of cellulose microfibrils and
cell wall strength. Plant Cell, 2002, 14(12): 3101—3117
17 Itoh R, Fujiwara M, Yoshida S. Kinesin-related proteins with a
mitochondrial targeting signal. Plant Physiol, 2001, 127(3): 724—
726
18 Kong L J, Hanley-Bowdoin L. A geminivirus replication protein
interacts with a protein kinase and a motor protein that display
different expression patterns during plant development and infec-
tion. Plant Cell, 2002, 14(8): 1817—1832
19 Preuss M L, Kovar D R, Lee Y R, et al. A plant-specific kinesin
binds to actin microfilaments and interacts with cortical
microtubules in cotton fibers. Plant Physiol, 2004, 136(4): 3945—
3955
20 Reddy A S, Day I S. Kinesins in the Arabidopsis genome: A com-
parative analysis among eukaryotes. BMC Genomics, 2001, 2(1):
2.1—2.13
21 Clough S J, Bent, A F. Floral dip: A simplified method for Agro-
bacterium-midiated transformation of Arabidopsis thaliana. Plant J,
1998, 16(6): 735—743
22 Stomp A M. Histochemical localization of β-glucuronidase, In:
Gallagher S R, ed. GUS Protocols: Using GUS Gene as A Reporter
of Gene Expression. New York: Academic Press, 1992. 103—113
23 Malamy T E, Benfey P N. Organization and cell differentiation in
lateral roots of Arabidopsis thaliana. Development, 1997, 124(1):
33—44
24 Williams R C, Lee J C. Preparation of tubulin from brain. Meth
Enzymol, 1982, 85: 376—385
25 LeBel D, Poirier G G, Beaudoin A R. A convenient method for the
ATPase Assay. Anal Biochem, 1978, 85(1): 86—89
26 Brown J W, Smith P, Simpson C G. Arabidopsis consensus intron
sequences. Plant Mol Biol, 1996, 32(3): 531—535
27 Walker R A, Salmon E D, Endow S A. The Drosophila claret seg-
regation protein is a minus-end directed motor molecule. Nature,
1990, 347(6295): 780—782
28 Tamura K, Nakatani K, Mitsui H, et al. Characterization of katD, a
kinesin-like protein gene specifically expressed in floral tissues of
Arabidopsis thaliana. Gene, 1999, 230(1): 23—32
29 Vale R D, Goldstein L S. One motor, many tails: An expanding
repertoire of force-generating enzymes. Cell, 1990, 60(6): 883—
885
论 文 第 52卷 第 6期 2007年 3月
www.scichina.com 659
30 Richardson D N, Simmons M P, Reddy A S N. Comprehensive
comparative analysis of kinesins in photosynthetic eukaryotes.
BMC Genomics, 2006, 7: 18
31 Nangaku M, Sato-Yoshitake R, Okada Y, et al. KIF1B, a novel
microtubule plus end-directed monomeric motor protein for
transport of mitochondria. Cell, 1994, 79(7): 1209—1220
32 Okada Y, Yamazaki H, Sekine-Aizawa Y, et al. The neuron-specific
kinesin superfamily protein KIF1A is a unique monomeric motor
for anterograde axonal transport of synaptic vesicle precursors.
Cell, 1995, 81(5): 769—780
33 Tomishige M, Klopfenstein D R, Vale R D. Conversion of
Unc104/KIF1A kinesin into a processive motor after dimerization.
Science, 2002, 297(5590): 2263—2267
34 Marks M D, Feldmam K A. Trichome development in Arabidopsis
thaliana. Ⅰ. T-DNA tagging of the GLABROUS gene. Plant Cell,
1989, 1(11): 1043—1050
35 Esau J. Anatomy of seed plants. 2nd ed. New York: John Wiley and
Sons, 1977. 288—291
36 Ni C Z, Wang H Q, Xu T et al. AtKP1, a kinesin like protein,
mainly localizes to mitochrondria in Arabidopsis. Cell Res, 2005,
15(9): 725—733
37 Vale R D, Reese T S, Sheetz M P. Identification of a novel
force-generating protein, kinesin, involved in microtubule-based
motility. Cell, 1985, 42(1): 39—50
38 Kuznetsov S A, Gelfand VI. Bovine brain kinesin is a
microtubule-activated ATPase. Proc Natl Acad Sci USA, 1986,
83(22): 8530—8534
39 McCaffrey G, Vale R D. Identification of a kinesin-like micro-
tubule-basedmotor protein in Dictyostelium discoideum. EMBO J,
1989, 8(11): 3229—3234
40 Umeki N, Mitsui T, Umezu N, et al. Preparation and
characterization of a novel rice plant-specific kinesin. J Biochem
(Tokyo), 2006, 139(4): 645—654
·动 态·
2007年全国生化与生物技术药物学术年会征文通知
由中国药学会举办的 2007 年全国生化与生物技术药
物学术年会定于 2007年 7月中旬在吉林省延吉市召开. 会
议将邀请国内著名生化与生物技术药物研究专家侯云德院
士、陈竺院士、陈凯先院士、陈志南教授等作专题报告. 欢
迎大家踊跃投稿, 积极参会.
1 征文内容
(ⅰ) 生化药物的最新研究进展与展望;
(ⅱ) 生物技术(基因工程、细胞工程、酶工程、发酵
工程)药物的研究进展与展望;
(ⅲ) 动植物、微生物、海洋生物活性成分(蛋白质、
多肽、核酸、多糖等)及相关生物工程药物的开发的临床应
用研究;
(ⅳ) 特种动植物活性成分的开发应用和稀有药用植
物的人工培育及替代产品的研究开发;
(ⅴ) 生化与生物药物分离纯化、结构修饰、质量分析
监控的新工艺、新方法和新技术;
(ⅵ) 生化与生物技术药物新剂型、临床新应用的研
究;
(ⅶ) 生化与生物技术诊断试剂研究进展与临床应用;
(ⅷ) 基因(蛋白)芯片的研究进展与临床应用;
(ⅸ) 人类基因组计划(HGP)与基因医药研究开发;
(ⅹ) 基因治疗与体细胞治疗;
(ⅹⅰ) 人类抗体组计划、单抗隆抗体与新药开发.
2 征文要求
(ⅰ) 来稿应未在公开发行的期刊或全国性学术会议
上发表过;
(ⅱ) 综述一般不超过 5000 字, 研究论文不超过 3000
字, 并附 300字以内的结构式摘要, 必须字迹清楚, 数据准
确;
(ⅲ) 稿件要求宋体, 4 号字, 1.5 倍行距; 稿件格式按
《中国生化药物杂志》、《中国新药杂志》或《中国生物工
程杂志》征稿要求;
(ⅳ) 文稿请用 E-mail 提交(E-mail: shenghuahuiyi@
126.com);
(ⅴ) 稿件文责自负;
(ⅵ) 投稿截止日期为 2007 年 4 月 30 日(以收到邮件
为准);
(ⅶ) 所接受的论文将录入会议文集;
(ⅷ) 本次学术年会将授予参会代表中国药学会继续
药学教育Ⅰ类学分 5分.
联系人: 王士莲 王秀云
电话 : (010)58051684/66094070
传真: (010)58051684
E-mail: shenghuahuiyi@126.com
地址: 北京市复兴门内大街 45号 118信箱(100801)