定点突变对谷胱甘肽转移酶的结构和功能影响研究

基因突变是物种群体遗传多样性的重要来源之一。在群体进化的过程中，某些重要的功能基因位点的突变，以及突变的累积是否会引起基因表达的酶或蛋白结构功能的变异从而影响整个植物群体的适应性？是我们期望能够在群体的水平上开展功能研究的重要基础。

因此版纳植物园协同进化研究组高洁与吉林农业大学合作者以植物中一类重要的抗逆蛋白谷胱甘肽转移酶（GSTs，一种依赖还原性的谷胱甘肽（GSH）完成亲电毒性物质解毒或消除各种生物或非生物胁迫所产生的活性氧的蛋白质超家族）为代表，通过对不同区域的氨基酸残基的定点突变，研究植物特有的tau类GSTs的重要保守氨基酸残基对蛋白质生化功能的影响。

作者详细的解析了底物结合位点氨基酸残基对tau类GSTs酶学性质的影响。其中参与底物GSH结合的氨基酸残基与GSH之间的氢键对酶的活性和热稳定性是必需的。组成疏水性底物结合位点的氨基酸残基由于其底物的多样性导致其序列和功能具有多样性。其氨基酸侧链对4-硝基氯化苄（NBC）的活性有贡献，1-氯-2,4-二硝基苯（CDNB）和过氧化氢异丙苯（Cum-OOH）的活性有抑制作用。而对底物7-氯-4-硝基苯并-2-氧杂-1，3-二唑（NBD-Cl）活性的影响则表现出不同的趋势。两个底物的结合位点分别位于两个结构域，N端结构域和C端结构域。结构域间的紧密程度会影响GSH与另一底物的相互作用，因此维持结构域的相对位置的氨基酸残基对tau类谷胱甘肽S转移酶的酶学性质也至关重要。通过定点突变的方法，详细的解析了亚基间的作用力对于tau类GSTs生化功能的影响。有意思的是，连接两个结构域的linker区域可能是潜在的酶学活性定向调节位置。

以上关键位点的解析将为此后基于物种群体水平的基因变异位置及程度对整个群体抵抗逆境的功能的影响提供重要的理论基础。该系列研究分别以Effects of Substrate-binding Site Residues on the Biochemical Properties of a Tau Class Glutathione S-transferase from Oryza sativa和Effects of Conserved Arg20, Glu74 and Asp77 on the Structure and Function of a Tau Class Glutathione S-transferase in Rice为题在Genes和Plant Molecular Biology上发表，高洁副研究员为该项研究的共同通讯作者。

OsGSTU17的预测蛋白结构，野生型与突变体的SDS-PAGE, Native-PAGE 分析以及ANS依赖性荧光反应和对底物的活性差异