一个课题组(芝加哥大学RobertHaselkorn院士课题组),围绕一个小麦基因,从年到年,研究了十五年,发了7篇PNAS,这就是今天我们要讲解的研究故事。这个基因就是编码乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoAcarboxylase)的小麦ACC基因。从功能上讲,ACC主要参与脂肪酸的合成和脂肪酸链的形成过程。生化课本告诉我们,这个过程从原核生物,到植物、动物,都是保守且至关重要的。所以,这样一个基因适合做进化分析(另外,很早的研究也暗示该基因可能存在于豆类的叶绿体基因组中,那么更适合做进化分析了)。而且,这个基因非常长(13.5kb),富含多态性;而其编码蛋白的不同结构域功能在其他物种也研究的相对清楚,所以非常适合做物种间的比较分析。
年,该课题组在PNAS上发表题为“Wheatacetyl-coenzymeAcarboxylase:cDNAandproteinstructure”的研究论文,看题目我们就猜到,这篇文章主要是完成了小麦中ACC基因的克隆和蛋白序列分析。考虑到这个基因的长度和这篇文章完成的时间,确实是一个不容易的工作。
为了证明克隆到的这个ACC编码的蛋白是具有脂肪酸合成功能的,该课题组利用转化酵母ACC突变体,进行了功能互补试验。成果发表在年9月的PNAS上。
在玉米中,研究认为存在两种ACC类型,一种定位在细胞溶质中,另一种则定位在质体上。之前的两篇文章已经鉴定了细胞溶质定位的小麦ACC,而年12月,该课题组发表了题为“Plastid-localizedacetyl-CoAcarboxylaseofbreadwheatisencodedbyasinglegeneoneachofthethreeancestralchromosomesets”,将质体中定位的ACC基因进行了克隆和染色体定位。
接下来,该课题组将质体定位的ACC也在酵母突变体中进行了功能验证;同时,作者还结合一些除草剂的原理(抑制ACC酶活),通过外源添加这种类型的除草剂,比较了小麦细胞溶质定位和质体定位ACC的酶活和除草剂抗性,深化了研究的意义。这部分结果发表在年的PNAS上(“Herbicidesensitivitydeterminantofwheatplastidacetyl-CoAcarboxylaseislocatedina-aminoacidfragmentofthecarboxyltransferasedomain”)。
前面小编提到ACC适合做进化分析,年,该课题发表了“Genesencodingplastidacetyl-CoAcarboxylaseand3-phosphoglyceratekinaseoftheTriticum/Aegilops