2.1第1 组LEA 蛋白

    具有多拷贝串联的20 个亲水性氨基酸残基组成的保守序列GGETRKEQLGEEGYREMGRK,富含带电荷氨基酸和甘氨酸,这些带电氨基酸占全序列的20%～40%。根据数据分析表明，在生理条件下, 该类蛋白中含有大量的无规则卷曲结构和少量的左手螺旋或poly- ( L- Pro) - type( PII)结构，70%的多肽可形成随机螺旋 [11]，这些结构特点有利于蛋白质与水分子结合,使蛋白质具有了较高的亲水能力，防止细胞内水分子的丧失和高浓度的盐离子对细胞的毒害。在多种植物中第1组LEA基因常以家族基因的形式存在, 此类家族成员存在于一个编码区。一个由20 个残基组成的高度保守序列形成一个基元序列,不同的家族成员中含有不同的基元序列数目。例如,大麦LEA B19基因家族是由4个已知成员组成,即B19. 1, B19.6, B19. 3 和B19. 4, 它们的重复数分别为1, 1, 3 和4[ 13,14] 。另外, 此组蛋白对作物胚乳的发育和器官的水分胁迫等有保护作用[15,17]。

2.2 第2组LEA蛋白

    又称D- 11 family或脱水素，主要在胚胎发生后期阶段产生, 能够对低温、ABA 及干旱反应迅速,并在植株中积累。第2组LEA蛋白一级结构特征是：氨基酸序列由四个片段即：K-片段、S-片段、Y-片段和Ψ-片段共组成。 K-片段位于C末端或附近，是富含赖氨酸的高度保守基元序列,大约由15 个氨基酸残基(EKKGIMDKIKEKLPG)组成, 在一个多肽链中可包含1～11 个拷贝K-片段，可形成兼性的α-螺旋结构，其疏水区可与大分子表面裸露的疏水区结合，有分子伴侣的生物学作用[16]。K 片段有时会发生氨基酸的替代和结构改变。Y-片段是位于N-末端的保守序列, 通常含有1～3 个串联式拷贝序列。许多脱水素还含有成串的能发生磷酸化的丝氨酸残基区段, 称S片段(S segment), 共有序列为SSSSSSS(SS) [20]，它位于K-片段的间隙，或紧跟K-片段。Ψ-片段一般位于K-片段之间，通过氢键与分子的极性头部作用，覆盖分子的疏水表面，防止发生凝结反应。脱水素根据其存在的保守片段可分为5类: YnSK2、、Y2Kn、Kn、KnS和SKn。该组蛋白的作用有两个:一是在细胞受到胁迫时, 部分蛋白质替代水分子保持细胞液的溶解状态, 从而避免细胞骨架的塌陷, 维持细胞结构的稳定；二是在生物代谢中有亲水性溶质和分子伴侣的作用, 在遭受到水分胁迫时，该组蛋白能稳定细胞内的蛋白质和保护膜结构, 这些都与植物抗旱性密切相关[2]。目前对于第二组LEA蛋白增强抗性的作用的研究主要局限在植物和酵母的表性分析上, 如小麦DHN - 5 蛋白在拟南芥中的异常表达增强了植物的耐盐性和耐脱水性[17]。大豆的ZLDE-2 、水稻rab21 蛋白和棉花的LEA D11等都属于第二组LEA蛋白。

2.3 第3组LEA蛋白

     一般都含有多拷贝的11个氨基酸组成的基元序列(TAQAAKEKAGE) [ 6]，这些基元序列多呈串联结构，且长度占LEA蛋白的40%～60%[18]。该组LEA蛋白表现较大的差异性, 有些蛋白中其基元序列的拷贝数只有几个，如棉花LeaD7 蛋白有5个，多的则有几十个，如大豆cDNA pGmPM8 编码的蛋白中有30多个相连的基元序列[19]。该组蛋白可分为两种类型：（1）第3组LEA 蛋白(I)，其结构特点是：重复序列被相似的序列所分隔 ；（2）第3 组LEA 蛋白(II) ，特点是在羧基末端有特定氨基酸残基延伸序列[ 20] 。大麦的HVA1、胡萝卜的DC3 和棉花的D7均属于第3组LEA蛋白( I) [ 21, 22]；而小麦的PMA1949、胡萝卜Dc8 和大豆的pGmPM2 等都属于第3 组LEA 蛋白(II) [ 22] 。第3组LEA蛋白在细胞脱水过程中有滞留富集离子的作用。在细胞遭遇干旱脱水时，细胞中的盐离子浓度会快速升高,高浓度的浓度将会给造成细胞不可逆的伤害。第3组LEA蛋白中11个氨基酸残基所组成的基元序列可形成兼性α-螺旋结构,螺旋的疏水面可形成同型二聚体,而同型二聚体会随着外部离子浓度增强而改变方向, 在亲水区带电基团可以螯合脱水过程中富集的离子,如Na+和PO3-4 。另外,组成该组蛋白的氨基酸残基多为碱性和亲水性氨基酸, 并且没有色氨酸残基和半胱氨酸残基。 高电荷的氨基酸残基可以将细胞内的水分子重新定向,同时能束缚离子,防止细胞在干旱胁迫时因为盐离子的积累所造成的损伤，同时也可避免组织过度脱水的现象 。当前, 关于第3组LEA蛋白或基因的研究在许多植物中都有报道。在已知的第3组LEA蛋白中, 对大麦HVA1的研究较多。大麦开花后25天开始HVA1基因在种子糊粉层和胚中能高水平表达, 但在淀粉质的胚乳细胞中却检测不到HVA1mRNA及相关蛋白。但它在干旱等环境胁迫或ABA诱导时能够表达。例如, 将萌芽3天的大麦幼苗经干旱后, 幼苗的所有器官中均能有高水平的HVA1mRNA和蛋白质出现[23] 。然而也有报道, 将分离出一个第3 组LEA 基因转到烟草中高效表达, 但转基因烟草并未提高其抗旱性。因此对于第3族LEA蛋白的详细功能及其在细胞中的生理作用还有亟待进一步的研究。 LEA家族蛋白文献综述和参考文献(2):http://www.751com.cn/wenxian/lunwen_45738.html