截形苜蓿中结瘤因子水解酶的特性分析

豆科植物与根瘤菌共生的建立取决于一种重要的根瘤菌分泌的信号分子——结瘤因子。结瘤因子的化学本质是一种脂质几丁寡聚糖，某些结瘤因子能够被植物几丁质酶水解；但是迄今仍没有发现任何一种植物几丁质酶，能够水解中华根瘤菌分泌的带乙酰基修饰的四糖的结瘤因子，而这种结瘤因子却在其宿主的根际被快速的水解为脂质几丁二糖，从而使结瘤因子失去原有的活性。

中山大学生命科学学院ChristianStaehelin教授课题研究组与香港中文大学Kam-BoWong课题研究组以及巴塞尔大学ThomasBoller教授课题研究组等合作，通过多种传统及现代生化分子技术实验，发现并分析了截形苜蓿中的结瘤因子水解酶（MtNFH1）。

通过研究发现这个酶在结构上与植物防御相关的五型几丁质酶相似，却不具有几丁质酶活性，但能够高效的水解所检测的结瘤因子底物，而且产物均为脂质几丁二糖。底物特异性以及动力学分析表明，MtNFH1对于结瘤因子的米氏常数在微摩尔水平，而且其底物类似物（几定寡聚糖）也无法抑制其水解活性。基于已知结构的五型几丁质酶的MtNFH1同源建模以及底物对接模拟分析表明，在MtNFH1的三级结构中存在着一个特有的与结瘤因子脂肪酸链结合相关的结构域，并通过点突变的方式进行了验证。此外RNA干扰的MtNFH1转基因植物的研究发现截形苜蓿根际周围的结瘤因子水解活性的降低。

此次发现对进一步研究结瘤因子水解酶在共生固氮作用中的分子机制奠定了良好基础。

该项研究工作在2013年9月30日以TheNodfactorhydrolaseofMedicagotruncatula:Characterizationofanenzymespecificallycleavingrhizobialnodulationsignals为题，发表于PlantPhysiologyDOI:10.1104/pp.113.223966。ChristianStaehelin教授为通讯作者，ChristianStaehelin教授指导的博士研究生田野和刘伟共同为第一作者。

该项研究得到了973项目和国家自然科学基金资助。