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分子植物育种
(
网络版
), 2010
年
,
第
8
卷
,
第
12
篇
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2010, Vol.8, No.12
http://mpb. c
hin
ese.sophiapublisher.com
第
2
页，共
9
页
and improved further.
Keywords
Plant; Transcription factor; Transcriptional repressor; EAR-motif; Chimeric Repressor Gene-Silencing Technology
研究背景
转录因子
(Transcription Factor)
可分为转录激活
子
(Transcription Activator)
和转录抑制子
(Transcription
Repressor)
两大类
(
杜娟等
, 2008)
。转录抑制子是起
负调控作用的反式作用因子，具有防止激活子过度
激活，保证基因能够在最适的水平上表达，避免过
度表达对植物本身造成伤害或能量浪费的功能
(Hanna-Rose et al., 1996)
。
EAR
型转录抑制子
(EAR-
type Transcriptional Repressor)
是指含有
EAR
基序
(ERF-associated amphiphilic repression motif EAR-
motif) (Ohta et al., 2001)
或类
EAR
基序的一类植物
特有的转录抑制子。研究发现它们普遍存在于植物
体内多个蛋白家族中，在植物生长、发育、抗逆和
抗病等生理过程的调节及多种生理过程之间关系的
协调
(Hiratsu et al., 2002; Kazan et al., 2006; Ciftci-
Yilmaz et al., 2007)
等方面发挥着重要作用。
2003
年，
Hiratsu
等运用基因工程手段在激活
子
C
末端附加一段
EAR
基序，融合形成嵌合蛋白，
将其转变为高效的负调控子，从而提出了嵌合抑制
子基因沉默技术
(Chimeric Repressor Silencing Tech-
nology, CREST)
。后来研究表明，该技术在转录激
活子功能的快速鉴定、研究蛋白质间的相互作用和
农作物性状的改良等研究领域有着广阔的应用前景。
为了促进对
EAR
型抑制子抑制作用机理的认识，
促进
CREST
技术的发展完善，本文对有关
EAR
型
转录抑制子概念、功能和调控机制，以及
CREST
技术原理和应用进行综述。
1
EAR
型转录抑制子的发现及概念
Fujimoto
等
(2000)
克隆出了
5
个编码拟南芥
(
Arabidopsis thaliana
At)ERF(Ethylene responesive
factor)
蛋白的
cDNA
序列，分别命名为
AtERF
1
、
AtERF
2
、
AtERF
3
、
AtERF
4
和
AtERF
5
。根据对它们
所编码的蛋白氨基酸序列的比对分析结果，把它们
分为三大类：
Class I (
AtERF
1
、
AtERF
2)
，
Class II
(
AtERF
3
、
AtERF
4)
，
Class III (
AtERF
5)
。其中
AtERF
1
、
AtERF
2
和
AtERF
5
为转录激活子，而
AtERF
3
和
AtERF
4
是转录抑制子。同年，
Ohta
等
(2000)
研究发
现烟草
(
Nicotiana tabacum
Nt)
中的
NtERF3
也是一
种转录抑制子。
Ohta
等
(2001)
对
Class II
类
ERF
和
TFIII
型
ZFP
(Zinc Finger Protein)
转录抑制子的氨基酸序列比对分
析发现在它们序列的
C
末端都含有一个保守基序
(L/FDLN L/F(X)P)
，进一步研究表明该序列是抑制
作用所必需的，并且富含亮氨酸，具有双亲性，研
究者称之为
EAR
基序。
Hiratsu
等
(2002)
在
ZFP
家
族的
SUPERMAN
蛋白中发现与
ERF
基序相似的保
守序列
(DLDLEL)
，作者称之为类
EAR
基序
(EAR-like
motif)
。后来，
Tiwari
等
(2004)
、
Tsukagoshi
等
(2005)
又分别在
Aux/IAA(auxin/indoleacetic acid)
及
B3
家
族
(B3 DNA-binding domain protein)
的
HIS (High-Sugar
Induced)
蛋白中发现与
ERF
基序相似的保守序列
(LxLxL, I/LDLNS/FXP)
。本文用
EAR
型转录抑制
子一词表示这类含有
EAR
基序或类
EAR
基序的转
录抑制子。
2 EAR
型转录抑制子的特征
2.1 EAR
型转录抑制子的分布特征
EAR
型转录抑制子是一类普遍存在于植物界
并为植物所特有的的转录抑制子。在多种植物常见
的转录因子如
ERF
、
ZFP
等家族中都发现了
EAR
型转录抑制子的存在
(
表
1)
。由表
1
可见，
EAR
型
转录抑制子不仅存在于单子叶植物中，还存在于双
子叶植物中。目前，在动物界还没有发现与
EAR
基序同源的抑制序列。
2.2 EAR
型转录抑制子的序列特征
EAR
基序是
EAR
型转录抑制子的共同特征。
当缺失
EAR
基序时，转录抑制子失去抑制功能，
表明
EAR
基序是该型抑制子的抑制作用所必需的
(Ohta et al., 2001)
；
EAR
基序中氨基酸残基改变将
导致抑制功能的降低或缺少
(Ohta et al., 2001
；
Tiwari
et al., 2001,2004)
，如
AtERF
3
的
EAR
基序
(LDLNLA
P)
中的
D
氨基酸残基被
A
取代，将使转录抑制子失
去抑制功能
(Ohta et al., 2001)
；
EAR
基序富含亮氨