[发明专利]棉花的固醇载体蛋白基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程领域，涉及棉花的固醇载体蛋白基因及其应用。

技术背景

棉花作为世界性的重要经济作物，产生的天然纤维是重要的纺织工业原料。由于纺织工业发展的不断加快，要求适应各种需求的更整齐的棉纤维，再加上人们保健意识的增强和生活水平的提高，对棉纤维品质改良的要求愈加迫切。

近10年来，棉花育种从侧重外在品质转变为侧重内在品质。目前，国内外除了利用常规育种手段外，还逐步运用遗传工程对棉纤维品质进行遗传改良，而此项工作的展开首先依赖于对棉纤维发育相关基因及其调控元件的识别与分离。

棉纤维发育过程有几千个基因表达，其相关基因的分离鉴定以及调控研究起步较晚，但进展很快。自从John和Crow(1992)首次报道运用cDNA文库差异筛选方法克隆纤维特异表达基因E6后，先后有数十个纤维发育相关基因被分离出来。目前大部分的纤维发育相关基因主要是通过DNA或cDNA克隆的随机测序、文库差异筛选和mRNA差异显示等方法获得。从目前国内外的研究进展来看，已克隆的棉纤维发育相关基因有100多个，且多数是在纤维伸长阶段的纤维细胞中特异表达，利用分子生物学方法改良棉纤维的尽管有一定的进展，但是潜力还远没有发挥。

固醇载体蛋白(SCP2)是作为一个蛋白结构域，在体外能提高脂类在膜之间的转运。最初人们认为固醇载体蛋白只是一类固醇结合蛋白，但是最近的研究发现它也能结合磷脂、脂肪酸和脂酰CoA。动物和昆虫的固醇载体蛋白最初存在5个标准的β折叠和5个α螺旋。C-端的部分β折叠和4个α螺旋形成疏水通道，有利于与脂类结合(Choinowski et al.,2000；Haapalainen et al.,2001；Dyer et al.,2003)。尽管固醇载体蛋白在哺乳动物细胞中研究了很多，但是其生物学功能到现在还不是很清楚(Gallegos et al.,2001；Seedorf et al.,2000；Stolowich et al.,2002)。一种假说认为固醇载体蛋白参与胆固醇在细胞质中的转移，然而还有些人认为固醇载体蛋白参与脂肪酸的过氧化物酶体氧化。在其他真核生物中也发现了含有SCP2的多结构域蛋白。UNC-24线虫中的含有SCP2结构域的溴化丙胺太林基因(Barnes et al.,1996)。在丛枝菌根真菌中的DBP中发现了SCP2结构域(Requena et al.,1999)。在黄热病蚊子埃及伊蚊中发现在SCP-X基因中发现了非融合的SCP2结构域(Krebs and Lan,2003；Lan and Wessely,2004)。在植物(Edqvist et al.,2004)，酵母(Szabo et al.,1989；Hwang et al.,1991)，古菌(Kawashima et al.,2000)和细菌中，SCP2作为单独的一个基因存在。

Johan Edqvist等(2004)首先从拟南芥中克隆到第一个与哺乳动物具有高度相似的固醇载体蛋白，命名为AtSCP2。该蛋白与人类D型双功能蛋白(DBP)中的SCP2-like具有35％的相似度和56％相似性。与人类SCP2具有30％的相似度和54％相似性。通过研究AtSCP2晶体结构发现，它具有一个特别适合脂类结合的疏水性的配体结合位点。AtSCP2在体外具有转移氟硼二吡咯-卵磷脂(BODIPY-PC)的活性。但是这种转移活性被1-棕榈酰-2-油酰磷脂酰胆碱或麦角甾醇完全抑制。而二肉豆蔻酰磷脂酸(Dimyristoyl phosphatidic acid)、豆甾醇(stigmasterol)、固醇葡糖苷(steryl glucoside)和胆固醇(cholesterol)对于这种转移能力的影响较弱。而单链棕榈酸(single chain palmitic acid)和硬脂酰辅酶A对转移没有影响。AtSCP2的mRNA在拟南芥的大部分组织中都积累。亚细胞定位结果显示该蛋白定位于过氧化物酶体(Edqvist et al.,2004)。