大豆LEA1蛋白阻止多聚谷氨酰胺（PolyQ）聚集的分子基础

LEA蛋白是参与提高植物抗逆性的重要蛋白。它可保护多种酶活性、抑制其聚集、变性及沉淀。但LEA蛋白抑制蛋白质聚集的分子基础仍不清楚。多聚谷氨酰胺（PolyQ）序列位于亨廷顿病蛋白（huntingtin, Htt）第一外显子。当其中CAG重复序列异常延伸、编码的PolyQ＞34时，Htt蛋白将快速聚集并引发疾病。PolyQ的这一特性被用于研究亨廷顿病发病机理、以及其它蛋白质对PolyQ聚集的干预。然而尚未见将PolyQ基因转化植物进行研究的报告。本项目拟利用已建立的PolyQ聚集的植物细胞模型，比较经单基因（PolyQ）与双价基因（PolyQ和LEA1）转化植物细胞的聚集率，确定细胞内大豆LEA1蛋白对PolyQ聚集的影响；在体外研究LEA1蛋白抗PolyQ聚集动力学；进一步研究二者的相互作用。以期揭示LEA蛋白可抑制蛋白质聚集、提高植物抗逆性的分子基础，为抗逆分子育种工程提供重要依据。

LEA蛋白是参与提高植物抗逆性的重要蛋白，它可保护多种蛋白（酶）活性、抑制其聚集、变性及沉淀。大量证据表明LEA蛋白可以保护蛋白质活性，防止蛋白质的聚集发生，但LEA蛋白保护蛋白质的分子机理仍不清楚。多聚谷氨酰胺（PolyQ）序列位于亨廷顿病蛋白（huntingtin, Htt）第一外显子。当PolyQ长度＞34以上，Htt蛋白将快速聚集并引发疾病。PolyQ的这一特性常被用于研究亨廷顿病发病机理、以及其它蛋白质对PolyQ聚集的干预。然而尚未见将PolyQ基因转化植物进行研究的报告。..本项目利用亨廷顿疾病相关蛋白-PolyQ为靶点，首次创建了PolyQ蛋白聚集的植物细胞模型；构建了植物双价表达载体，可在植物细胞内等量的表达PolyQ53和LEA蛋白；并进一步通过转基因植物细胞模型和体外实验，证明了多种植物和动物LEA蛋白对PolyQ蛋白聚集的抑制，并可减缓由PolyQ聚集产生的细胞毒性及过氧化伤害；证明了LEA蛋白与PolyQ蛋白间存在较弱相互作用。综合所得的研究结果，我们提出LEA蛋白抑制PolyQ蛋白聚集的“分子屏蔽”（molecular shield）假说，揭示LEA蛋白抑制蛋白质聚集、提高植物抗逆性的分子基础。我们还利用构建的PolyQ蛋白聚集模型，将其应用于高通量筛选抗PolyQ聚集的抑制剂，显示出该模型在获得干预亨廷顿疾病先导药物上的应用前景。