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《中国农业大学》 2005年
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动蛋白Kinesin-13A和类锚蛋白AtANK1在植物细胞中的分布及功能

魏丽勤  
【摘要】:高尔基体是细胞分泌途径中一个非常重要的细胞器。通常认为植物细胞中高尔基体的定位、组装与功能主要由微丝-肌球蛋白系统来维持,而微管及其马达蛋白对于植物细胞高尔基体的结构和功能是否起作用还存在争议。 Kinesin-13A是一个中央马达动蛋白;其在拟南芥的多种细胞中与高尔基体共定位,表明它可能是一类参与植物细胞高尔基体结构与功能调控的动蛋白(Lu et al,2005);然而,目前为止,尚缺乏该动蛋白在植物细胞高尔基体上精确定位的研究,也不清楚其在植物细胞高尔基体结构与功能方面的具体作用。我们通过免疫金标结合电子显微镜观察,发现AtKinesin-13A定位于拟南芥根冠细胞高尔基体附近的囊泡膜上。利用相应基因的T-DNA插入突变体,我们发现AtKinesin-13A缺失突变后,拟南芥根冠分泌活动较旺盛细胞中高尔基体附近的囊泡数目明显减少,而且其直径也变小,细胞出现液泡化;同时,根冠外周的边缘细胞数目也明显减少。通过干旱处理,发现突变体更早的萎蔫死亡,说明AtKinesin-13A缺失突变体较野生型对干旱更加敏感。根据以上结果,我们认为AtKinesin-13A可能参与了高尔基体囊泡形成和维持的调控;至于其功能缺失后细胞的液泡化和植株对干旱的更加敏感可能是间接作用的结果。 通过简并RT-PCR和用AtKinesin-13A的抗体免疫印迹发现烟草中也存在AtKinesin-13A类似蛋白即NtKinesin-13A,其分子量约为120kDa,且其表达无组织特异性,结合AtKinesin-13类似基因在棉花、水稻等植物的存在,可以推测Kinesin-13A在植物细胞中普遍存在。免疫荧光和免疫金标发现NtKinesin-13A也定位于高尔基体附近的囊泡膜上。AtKinesin-13A与NtKinesin-13A在细胞中定位的相同,预示两者在相应植物中可能有相同的生物学功能。 锚蛋白最初是作为动物细胞膜骨架的成分被发现的,其最显著的结构特点是具有数目不等的串联重复的锚蛋白重复序列ANKrepeat。随后,在几乎所有的动物细胞膜下都发现以锚蛋白和红膜肽为主要成分的膜骨架系统。而高尔基体膜骨架的发现更是引起了广泛关注。然而,在植物细胞中,尤其是高尔基体的膜上是否也存在如同动物细胞一样的骨架系统还存在争议。到目前为止,在植物细胞中还没有发现与膜骨架有关的锚蛋白类似蛋白。此外,拟南芥基因组中有105个基因,其编码的蛋白含有ANKrepeat,但其中大多数基因的功能尚不清楚。 我们通过RT-PCR从拟南芥中克隆到一个类锚蛋白基因AtANK1,通过免疫印迹发现其编码的蛋白分子量约为70kDa。AtANK1是拟南芥中与人类细胞高尔基体上119kDa锚蛋白AnkG_(119)最为类似的ANKrepeat包含蛋白。AnkG_(119)与内质网及高尔基体特异的βⅢspcctrin和COP Ⅰ共定位,预示着AnkG_(119)可能在内膜系统的组装方面起某种作用。通过免疫荧光标记和免疫电镜技术发现,AtANK1定位于拟南芥多种类型细胞的内质网膜上。尽管AtANK1的分子量远远小于哺乳类细胞中的锚蛋白,但其与AnkG_(119)类似的细胞定位及序列上的相似性,表明两者可能具有类似的功能。我们推测,AtANK1可能在植物细胞内质网功能域的组装或内质网与高尔基体间的物质交流方面起重要作用。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:Q946.1

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