免费文献传递   相关文献

美洲商陆抗病毒蛋白的研究



全 文 :美洲商陆抗病毒蛋白的研究
刘爽1  杨爱国2  赵琦1  赵玉锦2  张世煌2
( 1首都师范大学生命科学学院,北京  100037; 2中国农业科学院作物所,北京  100081)
摘  要:  美洲商陆抗病毒蛋白( pokew eed antivir al pr oteins. PAP)是一种具有多种生物功能活性的蛋白质,
其在广谱抗病毒方面有重要的应用价值。综述美洲商陆抗病毒蛋白的分子结构与功能,抗病毒的分子机理及其在
植物基因工程中的应用。
关键词:  美洲商陆抗病毒蛋白  分子结构与功能  抗病毒分子机理及应用
Study on Pokeweed Antiviral Protein
Liu Shuang
1  Yang Aiguo2  Zhao Qi1  Zhao Yujin2  Zhang Shihuang2
( 1 I nsti tu te of l i f e sci ence s, Capi tal normal univ e rsi ty , Bei j ing  100037;
2 Inst i tut e of corp s, the Chinese acad emy of agr icu ltur e sci ence , Be ij ing  100081)
Abstract:  Pokew eed ant iviral pro tein ( PAP) abstracted from Phyto lacca americana is possessed o f manifo ld b-i
o lo gical activ ity and function . It played an import ant ro le in br oad- spectrum antiv ir al applications. In t his summarize
the mo lecular str uctur e and function, the antivir al molecular mechanism and applications in plant g ene eng ineering
were described in detail.
Key words:  Pokew eed antiviral pr otein ( PAP)  T he mo lecular str ucture and function  The antiv ir al molecu-
lar mechanism and applications
  美洲商陆抗病毒蛋白( pokew eed antiviral pro-
teins, PAPs)属于 I 型核糖体失活蛋白( ribosome-
inact ivat ing proteins, RIP) , 单链, 相对分子质量约
3  104 ,是从美洲商陆( Phy tolacca amer icana)中分
离得到的。最初,由于这类蛋白具有抗病毒活性, 并
且对细胞的蛋白质合成有抑制作用,受到广大研究
者的关注。随着研究的深入,人们对于 PA P 的分子
结构,生物活性,作用机理等方面的认识不断完善,
而且将这类蛋白进一步应用到基因工程和医药领域
中去。
1  PAP 的种类及结构分析
1. 1  PAP 的种类
在美洲商陆的不同组织或不同生长阶段, 人们
分离出了多种类型的PAP。从美洲商陆的叶片中
共分离出了 3 种, 一种是在春叶中的 PAP[ 1] , 另外
两种是产生自夏叶的 PA P[ 2]和晚夏叶的 PAP 。
PAP- S[ 3]纯化自美洲商陆的种子。Honjo 等 [ 4]获得
了三种不同的基因克隆, 编码两种形式的 PAP-S
( PAP-S1和 PAP-S2)。-PAP[ 5] 是利用 PAP-S 为
引物, 获得的核基因组编码的抗病毒蛋白。PAP-
R
[ 6] 是从根部获得的。Lin 等[ 7] 将来自商陆生长期
叶片 cDNA 编码的抗病毒蛋白称为 c- PAP。最近,
从发根农杆菌转化的美洲商陆的发根中, 纯化出一
种新型的型 RIP,定名为 PAP-H [ 8]。
1. 2  PAP 结构分析
通过结构X射线衍射分析 [ 9] ,发现PAP 由8个
-螺旋和 1个-折叠组成,形成 3个结构域: N 端结
构域( 1~ 69氨基酸残基)、中心结构域( 70 ~ 179氨
收稿日期: 2005-08-15
基金项目:  948重大工程资助项目
作者简介:刘爽( 1980- ) ,女,中国农业科学院作科所与首都师范大学联合培养硕士生,研究方向: 植物分子生物学及基因工程。现从事抗
真菌蛋白基因在玉米中遗传转化的研究。邮箱: ls lsdodo@ 163. com
通讯作者:张世煌,男,中国农业科学院作物所,研究员,博士生导师
 生物技术通报
 综述与专论          BIOTECHNOLOGY BULLETIN         2005年第 6期
基酸残基)和 C端结构域( 180~ 262 氨基酸残基)。
PAP 的所有活性催化残基: Tyr 72, Ty r123, Glul76,
Argl79都包含在中心结构域中, 并且在 RIPs 中是
高度保守的。
2  PAP 主要功能及其作用机理
2. 1  PAP 对核糖体的脱嘌呤作用
PAP 可以从真核生物核糖体 60S 大亚基的 28S
rRNA 高度保守的 S/ R环的特殊位点上切下两个腺
嘌呤( A4324, A4321)和一个鸟嘌呤( G4323) , 对原核
生物核糖体的作用是: 从 50S 大亚基的 23S rRNA
上去掉一个腺嘌呤( A2660)。
PAP 对裸露 rRNA 的脱嘌呤作用和对完整的
核糖体的作用相比, 下降了 3 个数量级。这说明
PAP 与核糖体蛋白之间的相互识别和作用, 对于
PAP 发挥正常功能是十分重要的。
2. 1. 1  PA P 与核糖体 L3 蛋白的连接  Hudak
等[ 10]首次证明核糖体 L3 蛋白为 PAP 提供了一个
受体结合位点, 即 PAP 通过识别并结合 L3蛋白而
接近核糖体,它对于 PAP 与核糖体的结合和脱嘌呤
作用是十分重要的。L3 蛋白是一种对于保持核糖
体肽酰转移酶活性十分重要的高度保守的蛋白质。
实验发现酵母中含 L3 蛋白等位基因 Mak8-1 的突
变株可以抵抗 PA P 的作用。含有 Mak8-1基因的细
胞没有发现生长受到抑制的现象, 这是由于这种细
胞的核糖体不与 PAP 结合, 因此不被脱嘌呤。而在
野生型酵母中 PA P 表达并使核糖体脱嘌呤, 这说明
核糖体 L3蛋白对核糖体脱嘌呤作用是必要的。共
免疫沉淀实验表明: 利用完整的核糖体进行实验时,
PAP 只与 L3蛋白而不与 Mak8-l蛋白相结合。
有证据表明: 真核细胞核糖体中, L3蛋白和 -
Sarcin环彼此连接。PAP 通过识别和连接 L3蛋白,
从而靠近核糖体亚基和其 -Sarcin 环。Mak8-1基
因编码的突变型 L3蛋白与野生型 L3蛋白相比, 只
有两个氨基酸的不同即 W255C 和 P257S, 但这足以
改变蛋白质的构型, 从而影响 L3蛋白与核糖体其他
成分的相互作用,进一步改变了核糖体的结构,掩盖
了 PAP 的结合位点。通过模型进行研究, 证明罅隙
残基 69~ 70, 90~ 96和 118~ 120与 L3蛋白相互作
用。由于 L3蛋白在不同物种的核糖体中是高度保
守的,因此 PAP 与 L3蛋白的相互作用可能是 PAP
广泛抑制核糖体活性的重要原因。
2. 1. 2  PAP 与 rRNA 的结合  PAP 的活性位点和
罅隙的残基对 rRNA的结合是非常重要的 [ 11]。
利用 Ala 替代 PAP 活性位点残基导致其活性
下降了 3个数量级, 替代罅隙残基也明显地影响了
对 rRNA 的脱腺嘌呤作用,而替代远离活性位点和
罅隙的残基对 PAP 的活性没有多大影响。因此提
出一个假说, 活性中心及罅隙中的高度保守的带电
极性残基通过静电作用使底物 rRNA 正确定位并且
稳定结合于活性位点囊中。
Rajamoha等[ 12] 应用定点突变、表面等离子体共
振技术分析了突变的 PAP 与 rRNA 的 S/ R环的结
合情况。进一步明确了罅隙残基与 rRNA 的相互作
用。与野生型 PA P 相比, FLP-4( 69AA70)和 FLP-7
( 90AAA92)与底物 rRNA 的亲和力大大降低; FLP-
9( 122AA123)影响底物在活性位点的定位, 从而使
PAP 与 rRNA 结合的亲和力下降; 催化位点突变
FLP-12( A la179)和 FLP-13( Ala208)与 rRNA 结合
的亲和力也下降。
对 PAP-RNA 茎环复合物进行分子模型, 发现
PAP 罅隙的残基 43, 67(与 97残基配对) , 69, 70,
92, 206~ 210, 212~ 213, 217, 224~ 225和 253~ 255
参与 PAP 与 rRNA 的相互作用, 其中 Asn69,
Asn70, Asp92 和活性位点残基 Arg122 特异地与
rRNA 的 S/ R环的磷酸骨架相互作用,即有一半的
罅隙残基与 S/ R环相结合, 而另一些残基 40~ 44,
69~ 70, 91~ 96和 120~ 122则部分与 S/ R环结合,
部分暴露于溶剂环境中, 推测这些部位暴露的罅隙
残基可能与 L3蛋白的结合有关。
通过删节 PAP 的 N末端和 C末端的研究, 发现
PAP 的 N 末端在连接核糖体方面有重要作用。而
C端的 25个氨基酸与连接核糖体无关。
通过以上的两方面, 我们发现: L3 蛋白, rRNA
和 PAP 形成一个完整的 L3-PAP-rRNA 复合物,并
且有一个重叠结合。rRNA 脱去腺嘌呤碱基之后,
核糖体构象发生改变, 从而影响了核糖体与 EF1-氨
酰 tRNA和 EF2- GT P 的结合,导致蛋白质合成过程
中移位阶段的不可逆抑制。
2. 2  PAP对带有帽结构的mRNA模板的脱嘌呤作用
PAP 的活性并不局限于对 rRNA 的脱嘌呤作
18       生物技术通报 Biotechnology  Bullet in       2005年第 6期
用,它还可以结合帽结构并在体外使 mRNA 帽下游
碱基脱嘌呤, 这些结果暗示了 PAP 在体内的活性。
有研究[ 13]发现: PA P 可以直接与帽结构结合, 但是
不从 mRNA 上去除帽结构也不使帽结构本身脱嘌
呤,而是对其之后的 RNA部分有脱嘌呤作用。
将帽标记荧光素酶 RNA 和纯化 PA P 蛋白相混
合,暴露在 UV 光下检测, 结果发现 PA P 可以与
RNA 相连接, 之后用核酸酶 P1消化, 这样可以证
明, PAP 是否与帽结构相结合,如果 PAP 结合帽结
构,那么这段 RNA 就不被消化。消化产物进行放射
性自显影和 SDS-PAGE 检测, 结果表明, PA P 与帽
结构部分的 RNA 相结合。
在有帽结构类似物 m7 GpppG 存在的情况下,
PAP 与帽结构的结合能力下降,表明 PA P 与帽的结
合作用是特异的。PA P 与 GpppG 的结合, 没有
PAP 与带甲基的帽结构结合的效率高, 表明甲基化
的 G对 PA P识别帽结构很重要。荧光素酶 mRNA
帽结构下游的特定的腺嘌呤和鸟嘌呤被脱嘌呤, 这
个作用发生在整个 mRNA 序列中。PAP 的活性位
点囊适合帽结构的连接。利用模型,发现 PAP 的活
性位点囊可以适应腺嘌呤或是 m7GpppG 的基片结
构,这就暗示 PAP 不能同时连接腺嘌呤和帽结构。
为了说明 PAP 与帽结构的结合作用会影响其
对 rRNA 脱嘌呤作用的程度,让 PAP 与分离的核糖
体及逐渐增加分子浓度的帽结构类似物共同作用。
结果表明, PAP 与 rRNA 的亲和力大约是与帽结构
信号结合的 4倍。
另有实验表明[ 14] : PAP 的突变体没有使烟草或
网织血细胞裂解物的 rRNA 脱嘌呤(没有使核糖体
脱嘌呤) , 但却使 BWV( brome mosaic v ir us)和 PVX
( po tato virus)的 RNAs 翻译受到抑制。在 PAP 与
逐渐增大浓度的帽同类物 m7GpppG同时存在的情
况下, PAP 对 BMV 的 RNAs翻译的抑制作用可以
被克服, 但是与 GpppG, 或是 GTP 进行实验时, 它
们却不起作用, 这些说明 PAP 可以识别帽结构。将
BMV的 RNAs或有帽的荧光素酶的转录本和 PAP
共育,发现这两种 RNA 样本都被脱嘌呤, 相反, 没有
帽结构的荧光素酶转录本用同样浓度的 PA P 处理
就没有脱嘌呤。
2. 3  PAP 对自身 mRNA 水平的调节作用
在酵母中表达时, PAP 有一种特殊的作用, 使自
身的 mRNA 保持在一定水平[ 15] 。在表达野生型
PAP 的细胞中, PAP 的 mRNA 是不稳定的。当活
性位点突变体( PAPE176V )在酵母中表达时, 这种调节
作用被破坏了, 说明 mRNA 的不稳定性是由于 PAP
的 N-糖苷酶活性造成的。
研究了酵母内源的四种基因的 mRNAs:
XRN1, LEU2, PGK1, RPL3。细胞中这 4种基因的
mRNA 水平不受酵母细胞中表达的 PA P 的影响。
PAP 不影响酵母细胞自身的 mRNAs的稳定性。
在表达 PAP 和 PAPL71R的细胞中, rRNA 脱嘌
呤作用的瞬时模式和 mRNA 积累与下降的瞬时模
式很相似,这表明 PAP 通过同一模式使 rRNA 脱嘌
呤和维持自身 mRNA 的丰度。
PAP 的这种作用是有特异性的。对 U3SNORNA
没有作用,因为其带有的帽结构有三个甲基。说明
PAP 使带有 7-甲基 G的帽结构的 mRNAs不稳定,
不能识别三甲基帽结构。
由此, 人们得到 PAP 阻止翻译的全新机理,
PAP 可以通过使核糖体脱嘌呤作用之外的机制来抑
制翻译,即可以通过识别 RNA的帽结构并使带有帽
的 RNA 脱嘌呤的方式来抑制翻译。同样 PA P 的细
胞毒性也可能不仅仅是核糖体的脱嘌呤作用的结
果, PAP 在 mRNA 的作用可能也是细胞毒性所必
须的[ 16] 。
2. 4  PAP 对病原菌的抗性
PAP 对多种植物病毒和动物病毒表现出很强的
抗病毒活性。目前认为 PAP 是一种广谱性的抗植
物病毒蛋白。可以对抗多种植物病毒, 有黄瓜花叶
病毒( Cucumber mosaic v ir us, CMV) ,烟草花叶病毒
( Tobacco mosaic virus, T MV ) , 烟草坏死病毒( To-
bacco necro sis virus, TNV ) , 苜蓿花叶病毒( Alfalfa
mosaic virus, ALMY) ,南方菜豆花叶病毒( Southern
bean mosaic virus, SBMV) , 马铃薯 x 病毒 ( Potato
virus X, PVX ) , 马铃薯 Y 病毒 ( Potato virus Y,
PVY) ,双链DNA病毒花椰菜花叶病毒( Caulif low er
mosaic virus, CaMV) ,单链 DNA 病毒非洲木薯花叶
病毒( African cassava mosaic virus, ACMV)和芜菁
花叶病毒( Turnip mosaic virus, TuMV)。
192005年第 6期            刘爽等:美洲商陆抗病毒蛋白的研究
在对抗动物病毒方面, PAP 对巨细胞病毒、流感
病毒、脊髓灰质炎病毒、疱疹病毒, 人体免疫缺损病
毒( H IV) [ 17] 和淋巴细胞性脑络丛脑膜炎病毒( LC-
MV) [ 18]等病毒都有抑制作用。
在对抗真菌方面, 有研究表明, 在表达 PAP 或
无毒性 PAP 突变体的转基因烟草中可抵抗立枯丝
核菌。
人们通过对植物抵抗病原菌入侵机理的研究,
发现[ 19] PR( pathogenesis- related)蛋白的诱导合成
与病原菌的入侵有很大关系, 同时也与 SAR ( sys-
temic acquired resistance)的诱导有很密切的关系。
在植物中, SAR参与植物远基部分对多种病原菌的
非特异性抗性, 其活性与水杨酸( SA )合成的诱导密
切相关。
在酵母中, 随机突变和筛选, 分离出了无毒性的
PAP 突变体,其中一个突变体 PAPx ,其活性位点有
一个点突变 E176V, 另一个突变体是无义突变
C25PAP,在 C端有一个无义突变使 C 末端的 25
个氨基酸被删除。
不像野生型 PAP 那样,这两种突变体的表达都
是无毒的。在 PA P和无毒 PAP 突变体表达的转基
因植株中,发现了基础性和酸性 PR蛋白异形体的
过量表达。虽然 PR 蛋白是组成型表达的, 但是没
有观察到水杨酸水平的增加。表达 PA P 和无毒
PAP 突变体的转基因植株的纯合子后代都对真菌
Rhizoctonia solani有抗性。这些结果表明: PA P 和
无毒性 PAP 突变体的表达激活了多条植物防御途
径,其不依赖于 SA 的合成,对真菌产生抗性。PAP
C末端的 25个氨基酸对诱导 PR蛋白的表达是不必
需的,而活性位点在 PR 蛋白的有效表达方面起了
重要的作用。PAP 的抗真菌机制可能不同于对病毒
的抗性。
有研究 [ 20]发现氨基酸替换突变体( G75D) PAPn
不能有效地结合核糖体, 没有使核糖体脱嘌呤,并且
在转基因烟草中表达时没有毒性。转基因植物表达
PAPn时,没有提高酸性的与发病相关的蛋白质水
平。由此说明: PAPn 激活了一个特殊的不依赖于
水杨酸的,与压力相关的信号转导通路,并且在缺乏
核糖体连接, rRNA 脱嘌呤作用和酸性 PR蛋白的情
况下,赋予了这种突变体抵抗病原菌入侵的能力。
除去 C 末端的突变体 PAPc对病毒和真菌都有
抗性,而表达活性位点突变体 PAPx 的植株没有表
现出抗性,这些转基因植株中的核糖体都是完好的,
没有被脱嘌呤。这表明: PAP 的细胞毒性和对宿主
核糖体的脱嘌呤作用与其抗病毒和抗真菌作用是相
分离的。对宿主 rRNA 的脱嘌呤作用和对病毒侵害
的阻抑作用没有决对关联性。
3  其他方面研究
3. 1  PAP 的转运
最近,有研究[ 21]得到了 PAP 从内质网到细胞溶
胶后转移的证据。在酵母中进行试验,发现 PAP 前
体及成熟蛋白都定位在内质网中。这种成熟形式的
蛋白从 ER中后转运到细胞质溶胶中, 没有被降解,
这一点有别于其他后转移途径的产物。
3. 2  PAP 对 DNA的作用
PAP 还对 DNA 有作用[ 22]。PAP 破坏单链
DNA,先去掉腺嘌呤,之后剪掉由此产生的脱碱基位
点。超螺旋形式的 pG-1 与 PAP 共育, 结果变为松
弛和线性的形式。这种作用是浓度依赖性的, DNA
用 1g PAP 处理可以完全改变为松弛和线性的形
式。PAP 利用与去嘌呤 rRNA 相同的活性位点, 剪
切双链超螺旋 DNA。
3. 3  PAP 在医疗中的应用
因为 PAP 在体内具有抗 HIV 的强大能力, 使
其表现出了独一无二的医疗潜力。
研究[ 23] 表明: PAP 对生殖器管道上皮细胞无细
胞毒性。精子在 PAP 的环境中, 没有影响其活动性
和对宫颈粘液的穿透能力,及其与大鼠卵子的连接、
渗透和融合作用。有学者进行了一个 13 个星期的
PAP 的亚慢性阴道毒性的研究[ 24]。PAP 能够成为
无精子杀伤力的灭微生物制剂的有效成分,其不干
扰体内精子的功能, 对生殖时期的上皮没有细胞毒
性。通过 PAP 阴道内长于 13个星期的亚慢性和繁
殖力毒性潜力研究, 人们发现, PAP 的浓度是体外抗
HIV IC50剂量的 2 000倍时,没有出现局部或系统
的毒性,对鼠的繁殖能力没有有害的影响。
3. 4  PAP 在植物基因工程中的应用
Lodge等[ 25]通过农杆菌的转化, 将分离得到的
PAP cDNA引入烟草和马铃薯,其表达的 PA P 对多
种机械传染和蚜虫传播的病毒具有抗性, 包括
20       生物技术通报 Biotechnology  Bullet in       2005年第 6期
PVX、PVY 和马铃薯卷叶病毒 ( Potato leafro ll v-i
r us, PLRV )。Dai将 [ 26] PAP 转入蔓延苇草( creep-
ing bentgrass)中。蔓延苇草多用于高尔夫草坪, 真
菌对其的危害很严重。这个试验分别做了 3 种形式
PAP 转基因的研究, PAP-Y, PAP-C是 PAP 无毒突
变体, PAP 是自然形式的 PAP 蛋白。PAP-C 没有
蛋白质的积累, 说明它不稳定,对这些植物进行产量
测定表明,它没有起到保护的作用, 没有抵抗真菌病
原菌 S. homeocarpa的感染。PA P 可以积累稳定水
平的蛋白质,但是有毒性症状,一个低量表达系表达
出了很好的抗病性。PAP-Y 可以积累稳定水平的
蛋白质,在温室条件下表型正常。在国内, 张海燕等
克隆了 PAP cDNA,构建了植物表达载体 pBP21,通
过农杆菌转化法, 将 PAP cDNA 导入油菜, 获得的
抗 T uMV 的油菜植株。黄冬芬等构建了两个植物
表达载体, 分别带有 PAPv cDNA 和 PA P cDNA。
通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草, 经 PCR 检测证
实获得了转基因植株, 接种实验显示转基因烟草对
TMV 具有一定的抗性。孙晓丽等以 87-1 自交系,
87-1 综 3,郑 22  87-1,郑 22  HI( A  B) 4个基
因型的玉米幼胚愈伤组织为受体, 利用基因枪介导
法将 PAP 基因和抗卡那霉素筛选基因以共转化的
方式导入玉米胚性愈伤组织, 然后在含有 25 ~ 40
mg/ L G 418培养基上筛选愈伤组织并分化得到再
生植株。PCR和 Southern blot t ing 结果表明, PAP
基因已经转入由抗性愈伤组织再生出的玉米植
株中。
4  展望
首先, PAP 的表达对转基因植物有一定毒性,这
点可以通过突变体或构建无毒型 PAP 得到解决。
例如, 构建无毒型 PAP 对 HIV-I RNA 的去嘌呤作
用优于对 rRNA的去嘌呤作用, 并且比天然 PAP 或
是重组的野生型 PAP 有更强的抗 HIV 的作用, 比
PAP 低毒[ 27]。其次, PAP 具有多种功能, 对其各种
分子机理的研究还有待进一步深入。再次, PAP 对
多种病毒具有抗性, 在人类疾病防治方面具有深远
的应用价值。许多研究者在弄清了该类毒蛋白的生
化和分子生物学功能后, 认为该类蛋白不但可以抑
制人的某些肿瘤病毒, 而且不杀死或很少杀死正常
细胞, 这为人类研制免疫毒素提供了必要的依据。
目前,利用一些特殊的交联剂可制备 PAP 的重组免
疫毒素。但这些研究还具有局限性, 有待深入的开
发。最后,对 PAP 的研究有利于进一步了解 RIP 的
功能特点和作用机理。
参 考 文 献
1  Irvin JD. Ar ch Biochem Biophy s, 1975, 169( 2) : 522~ 528.
2  Irvin JD, Kel ly T, Rob eroas JD. Arch Biochem Biophys , 1980,
200: 418~ 421.
3  Barbieri L, Ar on GM, Irvin JD, et al. Biochem J , 1982, 203(1) : 55
~ 59.
4  H onjo E, Dong D, M otoshima H, Watan abe K. Bioch em ( Toky-
o) , 2002, 131( 2) : 225~ 31.
5  Ks taoka J , Ago H , Habuk a N, et al . FEBS Let t , 1993, 320( 1) : 31
~ 34.
6  Bologn esis A, Barbieri L, Abbondanza A, et al. Biochem Biophys
Acta, 1990, 1087( 3) : 293~ 302.
7  Lin Q, Ch en ZC , An ton iw JF, et al. Plant M ol Biol , 1991, 17( 4 ) :
609~ 614.
8  Park SW , Law rence CB, Linden JC, Vivanco JM . Plant Physiolo-
gy, 2002, 130( 1) : 164~ 178.
9  Monzingo AF,C ol lins EJ, Ern st SR, et al. Mol Biol, 1993, 233( 4) :
705~ 715.
10  H udak KA, Dinman JD, T umer NE. Biol Chem, 1999, 274 ( 6 ) :
3859~ 3864.
11  Rajam oh an F, Pugmir e MJ, Kurinov IV, et al . Biol Ch em, 2000,
275( 5) : 3382~ 3390.
12  Rajam ohan F, Mao C, Uckun FM . Biol Chem, 2001, 276 ( 26 ) :
24075~ 24081.
13  H udak KA, Bauman JD, T umer NE. RNA, 2002, 8( 9) : 1148~
1159.
14  H udak KA, Wang P, T umer NE . RNA, 2000( 6) : 369~ 380.
15  Parikh BA, C oetzer C, Tum er NE. Biol Chem , 2002, 277 ( 44 ) :
41428~ 41437.
16  H udak KA, Parikh BA, Di R, Baricevic M , San tana M, S eskar M ,
T um er NE. Nu cleic Acid s Research, 2004, 32( 14) : 4244~ 4256.
17  Zarling JM , Moran PA, H affer O. Nature, 1990, 347( 6288) : 92
~ 95.
18  Uckun FM, Ru stam ova L, Vassilev AO, Tibbles HE , Petk evich
AS. BM C Infect Dis, 2005, 5: 9~ 16.
19  Zoubenko O, Uckun F, H ut Y, Chen I, Tumer N. Nature Biotech-
n ology, 1997, 15( 10) : 992~ 996.
20  Zoubenko O, H udak K, Tum er NE. Plant Molecular Biology,
2000, 44: 219~ 229.
21  Parikh BA, Baykal U, Di R, Tum er NE. Biochem ist ry, 2005, 44
( 7) : 2478~ 2490. (下转第 33页)
212005年第 6期            刘爽等:美洲商陆抗病毒蛋白的研究
所熟知,但随着海藻糖生产方法的不断开发, 生产成
本的不断降低, 海藻糖的各种性质正逐渐被人们认
识与利用,海藻糖的应用领域也越来越广。目前, 海
藻糖相关酶的基因工程研究也成为热点, 将海藻糖
合成酶基因转入植物, 在提高植物本身抗逆性的同
时,植物体含海藻糖的量也提高了,这无疑又是一条
生产海藻糖的新路。芦荟是重要的经济植物, 由于
其在医疗、保健、食品、化妆品等领域的潜在价值, 越
来越受到人们的青睐, 逐步成为了生物工程研究的
对象。芦荟虽耐旱, 但不耐寒, 在贫瘠、干旱的土壤
生长缓慢、产量低。食用芦荟品种味苦、味感差, 这
些均构成了影响芦荟产业化的因素。虽然芦荟属内
资源丰富,但是芦荟开花不结实, 或结实率极低, 且
种子育苗成苗率低, 技术复杂。部分性状的改良不
能靠常规育种达到, 需要基因工程途径。本文作者
正试图将大肠杆菌海藻糖合成酶基因导入芦荟, 以
期提高芦荟生长阶段的抗寒, 耐盐能力,从而扩大芦
荟种植范围;并且, 可以增强芦荟医疗、保健产品的
功效和稳定性, 改善芦荟食品的口感,延长芦荟食品
保鲜期,提高芦荟化妆品的保湿、防止紫外线效果,
扩展芦荟美容产品的功效, 使人们通过芦荟产品来
享用海藻糖的特殊功效。目前已得到一些抗性植
株,有待进一步的分子和生物学检测。
参 考 文 献
1  C row e J H , H oeks t ra FA, Crow e LM. Rev Physiol, 1992, 54: 579
~ 599.
2  杨小民,杨基础.清华大学学报, 2000, 10( 2) : 55~ 58.
3  Niels en K. J Immunoassay, 1995, 16 ( 2) : 183~ 197.
4  Rich ards AB, Krak owk a S , Dexter LB, et al . Food and Chemical
Toxicology, 2002, 40: 871~ 898.
5  孙国凤. 生物技术通报, 1999, ( 2) : 52.
6  Beat t ie G. M , Crow e JH . Diabetes, 1997, 46( 3) : 519.
7  涂国云.山西食品工业, 2003, ( 3) : 33~ 35.
8  Cr ow e J H , Crowe L M, Ch apman D. S cien ce, 1984, 223: 701~
703.
9  童济,聂松奇,林允格.生物化学杂志, 1992, 8( 6) : 711~ 714.
10  李浩明,高兰.食品与发酵工业, 1994, ( 4) : 49~ 52.
11  李建伟.山东大学学报(理学版) , 2003, ( 38) 4: 116~ 119.
12  Samuel L eslie, Eitan Is raeli. APPLIED and Environm ental M-i
cr obiology, 1995, 61( 10) : 3592~ 3597.
13  Fran ks F. Biopharm , 1991, 4: 38.
14  颜栋美,周青峰,姚汝华.广西大学学报(自然科学版) , 1998, 23
( 04) : 393~ 396.
15  Kaasen I, Falk enberg P, S ty rvold O B, et al. J Bacteriol, 1992,
174 ( 3) : 889~ 898.
16  Bel l W, Klaassen P, Ohnacker M , et al . Eu r j Bioch em, 1992,
209: 951~ 959.
17  Saito K, Yam azaki H , Ohnishi Y, et al. Appl M icrobiol Biotechn-
ol, 1998, 50( 2) : 193~ 198.
18  张红缨,刘洋,张今.微生物学通报, 1998, 25( 4) : 237.
19  Kato M , Miura Y, Ket tok u M, et al. Bios ci Biotechn ol Biochem ,
1996, 60( 3) : 546~ 555.
20  Maruta K, H attori K, Nakada T , et al . Biochim Biophy s Acta,
1996, 1289 ( 1) : 10~ 13.
21  Maruta K, H at tori K, Nakada T , et al . Biosci Biotech Bio-
ch em, 1996, 60( 4) : 717~ 720.
22  Kim YH , Kw on T K, Park S, et al. Appl Environ Microbiol ,
2000 , 11: 4620~ 4624.
23  De Sm et KA, Weston A, Br ow n IN, et al. M icrob iology,
2002, 146: 199~ 208.
24  T susaki K, Nish imoto T, Nakada T , et al. Bioch im Biophys
Acta, 1996, 1290 ( 1) : 1~ 3.
25  T susaki K, Nish imoto T, Nakada T , et al. Bioch im Biophys
Acta, 1997, 1334( 1) : 28~ 32.
26  Oscer Goddijn, Sjef Sm eekien s. T he Plant Journal, 1998, 14
( 2) : 143~ 146.
27  Vogel G, Aeschbacher RA, Muller. Biochim Biophys Acta,
1999, 13: 673~ 683.
28  邓如福, 裴炎, 王瑜宁,等.西南农业大学学报, 1991, 13 ( 3 ) :
347~ 350.
29  丁顺华, 李艳艳, 王宝山.西北植物学报, 2005, 25 ( 3 ) : 513~
518.
30  Pilon- Smits EAH . J Plant Physiol, 1998, ( 152) : 525~ 523.
31  Kjel-l Ove Holm st rom, Einar Man tyla, Bjorn Welin , et al . Na-
ture, 1996, ( 397) : 683~ 684.
32  王自章,张树珍,杨本鹏, 等.中国农业科学, 2003, 36( 2) : 140~
146.
(上接第 21页)
22  w ang P, T umer NE. Nu cleic Acids Research, 1999, 27( 8) : 1900
~ 1905.
23  DC ruz OJ , Uckun FM. Fertil S teril, 2001, 75( 1) : 106~ 114.
24  DCru z OJ, Waurzyniakt B, Uckun FM. Phytomedicine, 2004,
11( 4) : 342~ 351.
25  Lodge JK, Kan iew sk i WK, T umer NE. Proc Nat l Acad S ci
USA, l993, 90( 15) : 7089~ 7093.
26  Dai WD, Bonos S, Guo Z, Meyer WA, Day PR, Belang er FC.
Plant Cel l Rep, 2003, 21( 5) : 497~ 502.
27  Uckun FM, Rajamoh an F, Penderg ras s S, Ozer Z, Waurz yn iak
B, Mao C. Ant imicrob Agen ts Chemother, 2003, 47( 3) : 1052~
1061.
332005年第 6期           陈杰等:海藻糖及其在生物工程方面的应用