酰基載體蛋白

酰基載體蛋白

小分子量酸性蛋白
酰基載體蛋白acyl carrier protein一般縮寫為ACP。由乙酰CoA、丙二酰CoA重合成脂肪酸是由含有多種酶的複合體進行的,而在它的酰基縮合的階段,酰基CoA不是作為直接底物,而是被轉移至複合體中的酰基載體蛋白起反應的。ACP在動物或酵母中不易從酶複合體解離出來,但在大腸杆菌則可被分離,分子量為8847,由77個氨基酸殘基組成。4′-磷酸泛酸巯基乙胺與蛋白質部分的絲氨酸以脂鍵結合(P.R.Vagelos,1964)。ACP的生成如下:輔酶A的4′-磷酸泛酰巯基乙胺由酶的反應轉移至脫輔基的ACP。
    中文名:酰基載體蛋白 外文名:Acyl Carrier Protein 分子量:9KDa 應用:合成脂肪酸 縮寫:ACP 結構:具有保守絲氨酸殘基

定義

酰基載體蛋白(acyl carrier protein,一般縮寫為ACP)是一類具有保守絲氨酸殘基的小分子量(9KDa)酸性蛋白,在脂肪酸合成過程中,ACP攜帶酰基鍊完成縮合、還原和脫氫等酶促反應。它是不同酰基鍊長度脂肪酸的acyl-ACP去飽和反應和質體類酰基轉移酶作用的輔助因子。

酰基載體蛋白是分子量9X103-10X103的可溶酸性蛋白質,其輔基為4'-酸泛酰巯基乙胺。4'-酸端與ACP中絲氨酸殘基借矶酸酯鍵相連,另一端的-SH自由基與脂酰基間形成硫酯鍵,借以攜帶合成的脂酰基從一個酶轉移到另一個酶參加反應。在大分子長鍊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鍊上。ACP在聚酮鍊的合成過程中起承載酰基單元的作用。

作用

酰基載體蛋白是脂肪酸合成中的關鍵蛋白質,位于脂肪酸合成酶系的中央,作為脂酰基的載體将脂酰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,還參與甲羟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系。因此,酰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。有科學家指出拟南芥至少具有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,即屬于組成型表達的。ACP4主要存在于葉片中,而ACP5僅在種子中發現,但至今尚未鑒定。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内脂肪酸合成,部分異構體也獲得鑒定。盡管ACP在脂肪酸生物合成中的重要作用已較為明确,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。關于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内維持基本膜脂生物合成和作為三酰基甘油貯藏脂肪酸生物合成之間的平衡。

基因表達

随着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。拟南芥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和其上遊400bp序列的植物表達載體,轉基因的拟南芥植株在葉組織中該基因的表達增加3-8倍,而在種子中沒有明顯變化。若ACP1轉錄起始位點上遊400+-bp區域或CaMV 35S啟動子删除後,轉基因的拟南芥植株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等人在轉基因的煙草中表達菠菜ACP1(在菠菜葉組織中占優勢),與内源的煙草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。這可能是由于不同的ACP異構體對于脂肪酸酰基鍊長度具有不同的偏好性。Suh等在芫荽中鑒定了一個胚乳表達的ACP,并通過體外實驗證明該CsACP-1是△4-acyl-ACP去飽和酶(催化棕榈酰基載體蛋白在△4位脫氫形成特殊脂肪酸岩芹酸16:1△4)所必需的。在拟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,并且這一表型與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及其上遊調控序列的研究取得了一定的進展。如Suh指出拟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個内含子組成的,并且内含子都遵守GT-AG的規則。對芫綏ACP1基因組上遊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 AACAmotifs(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上遊-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,盡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,拟南芥ACP1和ACP2的5'-UTRs分别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”保守區導緻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。

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