[发明专利]拟南芥AtPP2CA2基因及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体涉及一种拟南芥蛋白磷酸酶2C基因的应用。

背景技术

生物在不同的发育时期以及在适应多变的外界环境中，都需要对自身基因的表达方式做出及时而准确的调整。例如植物在生长发育过程中经常受到各种环境因子的影响，其中有复杂的信息感受、识别和传导并作出相应生理生化反应的过程，而此过程所涉及的一个重要细胞生物学事件是蛋白质的可逆磷酸化。研究(Kerk等2002，Luan 2003)表明，蛋白质的可逆磷酸化在生命活动的各个信号传导途径中扮演重要角色，通过对底物分子的修饰和去修饰实现信号的级联和传导。这种修饰是由蛋白激酶和蛋白磷酸酶这一对酶的酶促作用完成的，其中蛋白激酶接受上游信号分子的指令使底物分子磷酸化，磷酸化的底物分子进而激发下游信号分子，使信号得以传导；而蛋白磷酸酶则是当需要解除某种受到激发的信号途径时使之还原到初始状态，或者是保持某个信号途径的开或关时起调控作用。以往的研究主要侧重于蛋白激酶在信号传导途径中的作用，而对蛋白质去磷酸化在生物信号传导中的精细调控作用知之甚少。由于编码激酶/磷酸酶的基因之间存在功能重叠现象，大多数磷酸酶的功能，以及蛋白磷酸化是怎样与单个信号传导途径相联系的，目前还不太清楚。

植物中存在为数众多的蛋白激酶和磷酸酶，参与体内庞杂信号网络的各个方面，例如拟南芥基因组中编码蛋白磷酸酶的基因有112个(Kerk等2002)。植物蛋白磷酸酶通常分为两大类，即蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶(protein Ser/Thr phosphatases，PSPs)和蛋白酪氨酸磷酸酶(protein Tyr phosphatases，PTPs)。PSPs专一去除底物蛋白上丝氨酸或苏氨酸残基的磷酸基团，而PTPs则专一去除底物蛋白上酪氨酸残基的磷酸基团。此外，还有一类对丝氨酸/苏氨酸以及酪氨酸都能起作用的双专化磷酸酶(dual specificityphosphatases，DSPs)。根据催化亚基的不同，PSPs分为蛋白磷酸酶1(protein phosphatase 1，PP1)、蛋白磷酸酶2(protein phosphatase 2，PP2)，其中PP2则因对金属离子的不同要求进一步细分为蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A，PP2A)、蛋白磷酸酶2B(protein phosphatase 2B，PP2B)、蛋白磷酸酶2C(protein phosphatase 2C，PP2C)等亚类。PP2A维持其生物活性不需要离子参与，PP2B需要Ca²⁺参与，而PP2C则需要Mg²⁺或Mn²⁺参与。PP1、PP2A、PP2B间有较高的序列同源性，组成一个蛋白磷酸酶P(proteinphosphatase P，PPP)家族；PP2C则与需要Mg²⁺的丙酮酸脱氢酶磷酸酶和另外一些丝氨酸/苏氨酸磷酸酶(Ser/Thr phosphatases，STs)组成蛋白磷酸酶M(protein phosphatase M，PPM)(Luan 2000，Luan 2003)。PP2C是一种单体蛋白磷酸酶，其氨基酸同源区域主要位于C端的催化结构域，而N端则含有一段保守性不强的延伸区域，此区域可能对PP2C的活性有调控作用。到目前为止，在拟南芥基因组中已经确认了76个编码PP2C的基因(Kerk等2002)，除其中的6个基因独立进化为单独的簇外，其余的70个基因形成10个簇(A-Jcluster)(Schweighofer等2004)。