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FUR4 蛋白是酿酒酵母(S. Cerevisiae)中的尿嘧啶透性酶(uracil permease),介导尿嘧啶的吸收而不介导其他内源的嘧啶如胞嘧啶、胸腺嘧啶或尿素的吸收。FUR4 蛋白定位在质膜的脂质微区中,利用质子共偶联转运尿嘧啶,FUR4 蛋白也能把5-氟尿嘧啶(5-FU)转运到细胞中。Fur4 突变的酵母不能运输尿嘧啶且对5-FU 不敏感,而且FUR4蛋白过表达会对细胞造成一定的毒性。
为进一步阐明FUR4的功能,本论文主要对FUR4 蛋白在拟南芥中的作用及其拟南芥的同源蛋白At5g03555 进行了初步的分析。以农杆菌介导FUR4基因转化拟南芥,从DNA、RNA 及蛋白水平上验证,证实FUR4基因成功转化到拟南芥中并稳定遗传。亚细胞定位表明FUR4 蛋白在细胞膜和细胞核中定位,在细胞质中没有分布。进一步分析FUR4 转基因植株的表型,结果显示,FUR4 蛋白导致拟南芥花药开裂异常,花粉粒活性降低50%。转基因的果荚长度约为野生型的60%,而结实率则降低甚至完全败育。
我们同时研究了拟南芥中与FUR4 在蛋白序列上存在着26%相似性的At5g03555基因。RT-PCR和GUS染色表明,At5g03555 在不同的组织和器官中均有表达,但在花和早期的果荚中表达量最高。亚细胞定位结果表明,该蛋白在细胞膜和细胞核中定位。
At5g03555 T-DNA 插入突变体的分析结果显示,在正常生长条件下,突变体的表型与野生型没有区别。但在不同的胁迫条件下,突变体种子比野生型种子萌发快,FUR4与突变体互补植株的萌发率与野生型相似。这些数据显示FUR4和At5g03555的功能相似,可能与渗透及离子胁迫响应相关,同时可能参与种子萌发的调控。
通过对FUR4 及At5g03555的研究,有助于阐明膜转运蛋白在高等植物中的作用机制,对解释由转运系统缺陷造成的遗传病的机理有很大的帮助,是发展新的治疗或农业媒介的理想目标。