甲硫氨酸亚砜还原酶（Msr）在荔枝采后衰老褐变中的作用机制研究

Oxidative damage of protein caused by reactive oxygen species (ROS) accumulating is a major factor that induces senescence of postharvested fruits. Methionine sulfoxide reductase (Msr) is a kind of redox regulatory proteins and widely exists in the prokaryotic and eukaryotic organisms, which plays an important role in resisting senescence and oxidative stress of organisms. Reseraches relating with Msr mainly focused on senescence and apoptosis in animal and microorganisms while no report is found in the fields of postharvested fruits senescence. Our recent researches indicate that some Msr participate in the activity regulation of some proteins relating with senescence during senescence and browning of postharvested Litchi fruits. In this program, role of oxidation, repair of proteins regulated by Msr in the process of senescence and browning of postharvested Litchi fruits will be studied. The main contents are as follows: 1) identifying the Msr gene relating with fruits senescence, browning and oxidative stress, and analyzing enzymatic properties of Msr; 2) identifying main target proteins of Msr in Litchi fruits and its mitochondria and analyzing the regulation mechanism of Msr on activity of typical target proteins; 3) analyzing regulating mechanism of Msr activity. The results will contribute to reveal the molecular mechanism about senescence and browning of postharvested Litchi fruits from the viewpoint of proteins sulfoxidation and repair, which will provide new theoretical basis for explaining the regulating mechansim about senescence and browning of postharvested fruits.

活性氧（ROS）累积造成的蛋白质氧化损伤是诱导采后果实衰老的一个重要因素。甲硫氨酸亚砜还原酶（Msr）是一类广泛存在于原核与真核生物体内的氧化还原调节蛋白，在生物体的衰老和抵抗氧化胁迫中发挥重要的作用。但相关知识主要集中于动物和微生物衰老和细胞凋亡，在果实采后衰老上未有报道。我们最近的研究发现，在荔枝果实采后衰老过程中，部分Msr参与了衰老相关蛋白的活性调节。本项目将以荔枝为研究对象，研究Msr介导的蛋白氧化修复在采后荔枝果实衰老和褐变中的作用，主要内容包括：1）鉴别与果实衰老，褐变及氧化胁迫密切相关的Msr基因，并分析其酶学特性；2）鉴别荔枝果实及其线粒体中Msr的主要靶标蛋白，分析Msr对典型靶标蛋白活性的调节机制；3）解析Msr活性的调节机制。研究结果可望从蛋白亚砜化和修复角度部分揭示荔枝果实衰老和褐变的分子机制，为进一步阐明采后衰老和褐变的调控机理提供新的理论依据。

荔枝是我国大宗果品之一，是华南地区出口和北运的主要水果。荔枝属于 典型的非跃变型果实，采后极易发生褐变、腐烂，导致货架期非常短，是研究 果实采后衰老/褐变的理想材料。活性氧（ROS）累积造成的蛋白质氧化损伤是诱导采后果实衰老的一个重要因素。甲硫氨 酸亚砜还原酶（Msr）是一类广泛存在于原核与真核生物体内的氧化还原调节蛋白，在生物体的衰老和抵抗氧化胁迫中发挥重要的作用。本项目以“妃子笑”荔枝为研究材料，从 Msr 介导的氧化 蛋白修复的角度研究果实褐变的机理。主要内容包括：1)研究了褪黑素处理对荔枝采后品质、质构特性和超微结构的影响；2）研究了褪黑素处理对荔枝活性氧代谢、抗氧化相关酶基因表达及氧化修复蛋白Msr基因表达的影响；3)筛选了荔枝果实及其线 粒体中 Msr 的主要靶标蛋白，分析 Msr 对典型靶标蛋白活性的调节机制。取得了以下研究结果：褪黑素处理能有效保持荔枝果实良好的外观色泽和品质；能有效抑制或减少活性氧的产生和积累，显著提高果实抗氧化酶活性并抑制果实褐变相关酶的活性；褪黑素处理还能维持果实良好的质地特性及综合品质，延缓果实组织结构的破坏或降解；褪黑素处理可以明显提高荔枝果实POD1、POD2、POD3、PPO、Fe-SOD基因以及LcMsrA1、LcMsrA2和 LcMsrB1和LcMsrB2基因表达，抑制PPO基因的表达；（4）通过构建cDNA文库，筛选到了与LcMsr互作的几个靶蛋白(TRX-YSL8、peroxidase 2、NAC56、cysteine protease、NAC02和NAC072)。 研究结果对于从活性氧代谢角度理解荔枝等果实衰老褐变机理以及褪黑素处理在果蔬采后保鲜中的应用具有一定的理论和实践应用价值。