植物PHD蛋白的研究進(jìn)展

姚依秀，李玉林，何艷軍，高杰，范敏

（1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，浙江 杭州 310021；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052）

PHD（plant homeodomain）蛋白包含一個高度保守的PHD結(jié)構(gòu)域，在基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控方面發(fā)揮重要作用。雖然關(guān)于動物中PHD蛋白的結(jié)構(gòu)和功能研究已十分地廣泛和深入，但直到1993年，Schinder才首次在植物中發(fā)現(xiàn)并鑒定到PHD蛋白［1］。與動物相比，PHD基因的功能僅在少數(shù)模式植物中被研究。PHD蛋白與植物的各種生理生化過程有關(guān)，許多研究也表明了PHD基因在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育、病原體防御和對各種脅迫反應(yīng)中具有重要作用［2］。先前的研究側(cè)重于PHD蛋白參與植物生長發(fā)育的調(diào)控，而關(guān)于其參與植物非生物脅迫及生物脅迫調(diào)控的報(bào)道較少。因此，對這一類重要的植物蛋白進(jìn)行深入研究具有十分重要的意義。本文對植物PHD基因和蛋白的基本特征、在植物生長發(fā)育和逆境調(diào)控中的生物學(xué)功能及其相關(guān)的分子調(diào)控機(jī)制等進(jìn)行綜述，并對今后的研究方向進(jìn)行展望，以期為植物PHD基因家族在非生物（干旱、高鹽等）和生物（病原菌、害蟲等）脅迫等研究方面提供參考。

1 植物PHD蛋白的基本特征

PHD蛋白是一類真核生物中較為常見的具有一個或幾個PHD結(jié)構(gòu)域的鋅指蛋白。PHD結(jié)構(gòu)域由約60個氨基酸組成，具有Cys4-His-Cys3鋅結(jié)合基序特征［3］，半胱氨酸殘基之間以及半胱氨酸與組氨酸之間的氨基酸數(shù)相對保守［4］，且最后一對半胱氨酸前的第2個氨基酸殘基通常為色氨酸等芳香族氨基酸［5］。PHD結(jié)構(gòu)域的三維結(jié)構(gòu)通常為球狀［6］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PHD結(jié)構(gòu)域是14種已知的鋅指結(jié)構(gòu)域中的一種，存在于400多種真核生物蛋白質(zhì)中，在進(jìn)化過程中高度保守［3，7］。

不同植物中PHD家族的基因數(shù)目各不相同。如表1所示，大豆有45條［8］、水稻有59條［9］、毛果楊有73條［10］、擬南芥有70條［11］、胡蘿卜有106條［12］。大豆中PHD家族的基因數(shù)目最少，胡蘿卜中最多。蛋白長度范圍比較大，在74～2 336 aa之間。不同物種中PHD基因的內(nèi)含子數(shù)各不相同，內(nèi)含子數(shù)量在10個以內(nèi)居多，也有個別物種基因中無內(nèi)含子。等電點(diǎn)變化范圍為4.46～9.87，其中水稻（54%）和毛果楊（53%）中大部分為酸性蛋白。對PHD基因在擬南芥、水稻、大豆和毛果楊染色體上的分布進(jìn)行分析（表2）發(fā)現(xiàn)，PHD基因都是不均勻地分布在各自物種的染色體上。植物PHD基因的重復(fù)事件共分為兩種，即串聯(lián)重復(fù)和大片段復(fù)制。其中擬南芥、水稻、毛果楊中基因的擴(kuò)增主要依賴于大片段復(fù)制，在擬南芥和毛果楊中串聯(lián)重復(fù)基因只有兩對（表3）。

表1 擬南芥、水稻、大豆、胡蘿卜和毛果楊PHD家族基本信息

表2 擬南芥、水稻、大豆和毛果楊PHD基因在染色體上的分布

表3 大豆、水稻、擬南芥、毛果楊和胡蘿卜中PHD基因擴(kuò)增情況

植物PHD蛋白結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，除了共同擁有的PHD結(jié)構(gòu)域外，同一物種中還包含其他多種結(jié)構(gòu)域。如表4所示，擬南芥中有8種，水稻中10種，大豆中4種，胡蘿卜中3種，毛果楊中有6種。不同物種中PHD蛋白結(jié)構(gòu)域類型也不同，但也有少數(shù)共有的結(jié)構(gòu)域類型，如這5種物種中都具有PHD、BAH、DDT結(jié)構(gòu)域。PHD蛋白中豐富且多樣的結(jié)構(gòu)域很可能是導(dǎo)致其功能多樣性的決定因素。

表4 擬南芥、水稻、大豆、胡蘿卜和毛果楊中 不同蛋白結(jié)構(gòu)域的PHD蛋白數(shù)目

2 植物PHD蛋白的分子調(diào)控機(jī)制

2.1 植物PHD蛋白具有DNA結(jié)合能力

研究發(fā)現(xiàn)，植物PHD蛋白具有DNA結(jié)合能力，能夠在轉(zhuǎn)錄調(diào)控方面發(fā)揮作用。定位在細(xì)胞核上的雄性不育蛋白（MALE STERILITY 1，MS1）具有轉(zhuǎn)錄激活功能，在花粉絨氈層發(fā)育以及花粉壁生物合成中有重要作用，具有一個亮氨酸鋅指結(jié)構(gòu)域和PHD 結(jié)構(gòu)域。擬南芥MMD1、大麥MS1、玉米MS7和木薯MePHD1都是PHD結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子。水稻PHD結(jié)構(gòu)域鋅指蛋白OsTITANIA可以調(diào)控多種金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)器基因的表達(dá)，在維持水稻正常生長發(fā)育中起重要作用［13］。木薯PHD結(jié)構(gòu)域蛋白MePHD1對ADP-葡萄糖磷酸化酶亞基1（ADP-glucose pyrophosphorylase，AGPase）基因進(jìn)行負(fù)調(diào)控，在淀粉代謝中發(fā)揮重要作用［14］。

2.2 植物PHD蛋白具有RNA結(jié)合能力

基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控是真核生物適應(yīng)生物和非生物脅迫的一種強(qiáng)有力的策略，該過程受到多種RNA結(jié)合蛋白（RNA-binding protein，RBPs）的調(diào)控，這些蛋白通過與靶mRNA的直接或間接相互作用，調(diào)控RNA代謝的多個方面，如RNA剪接、聚腺苷酸化、帽化、修飾、轉(zhuǎn)運(yùn)、定位、翻譯和穩(wěn)定性等。例如：PUF蛋白能與任何效應(yīng)結(jié)構(gòu)域結(jié)合，并且能夠選擇性結(jié)合一種特定的RNA目標(biāo)，從而控制某一方面的新陳代謝作用。最早在果蠅和線蟲中分別發(fā)現(xiàn)的PUMILIO和FBF，并以此來命名的PUF蛋白就是這樣一類蛋白質(zhì)［15，16］。它具有保守PHD基序，能夠識別高度保守的8～10個核苷酸核心基序，包括位于mRNA 3′UTR的UGUA核苷酸基序，以確保調(diào)控靶mRNA翻譯的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。大多數(shù)已鑒定的PUF蛋白在哺乳動物、真菌、原生動物和植物的整個進(jìn)化過程中都是保守的。在調(diào)控生長發(fā)育、逆境應(yīng)答等多個方面發(fā)揮作用［17，18］。干旱脅迫誘導(dǎo)反義轉(zhuǎn)錄基因NFYA5，在擬南芥中被miR169靶向調(diào)控。NFYA5的反義轉(zhuǎn)錄基因蛋白NERF（NFYA 5 enhancing RING finger）具有PHD結(jié)構(gòu)域的鋅指蛋白，可以通過重疊區(qū)域產(chǎn)生siRNA，并與miR169共同作用影響NFYA5轉(zhuǎn)錄。NERF蛋白作為泛素化的E3連接酶發(fā)揮作用，它的表達(dá)可以增強(qiáng)NFYA5的表達(dá)，并提高植物抗旱性［18］。

2.3 植物PHD蛋白具有組蛋白密碼解讀功能

各種組蛋白修飾（包括甲基化、乙?；?、磷酸化、泛素化等）的模式和組合的多樣化被稱為組蛋白密碼，與調(diào)節(jié)染色質(zhì)狀態(tài)和基因轉(zhuǎn)錄活性有關(guān)。不同的組蛋白修飾狀態(tài)導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄狀態(tài)的差異；PHD鋅指結(jié)構(gòu)域能特異性識別組蛋白密碼，是組蛋白密碼的一種重要解讀器，具有招募下游被調(diào)控的效應(yīng)物結(jié)合的能力，在調(diào)節(jié)染色質(zhì)狀態(tài)和調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄活性方面發(fā)揮作用［19］。

GmPHD5是大豆在鹽脅迫下組蛋白H3K4二甲基化與H3K14乙?；プ鞯闹匾{(diào)控因子，在大豆抵抗非生物脅迫中發(fā)揮作用［20］。HBO1是組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）復(fù)合物的一部分，含有PHD結(jié)構(gòu)域，支架式蛋白JADE1將HBO1與組蛋白H3-H4底物連接起來，在調(diào)節(jié)DNA復(fù)制、細(xì)胞增殖和發(fā)育方面發(fā)揮重要作用［21］。PHD結(jié)構(gòu)域的泛素連接酶（E3s）與泛素偶聯(lián)酶（E2s）共同作用介導(dǎo)蛋白質(zhì)泛素化，參與許多細(xì)胞過程［22］。

3 植物PHD蛋白的生物學(xué)功能

植物中的PHD基因家族成員眾多，蛋白結(jié)構(gòu)各異，基因的表達(dá)特性也多種多樣，PHD蛋白已被證實(shí)在植物不同的生長發(fā)育和抗逆抗病等過程中發(fā)揮極其重要的作用。

3.1 PHD蛋白在植物生長發(fā)育中的生物學(xué)功能

研究表明，大量的PHD蛋白調(diào)控植物的生殖發(fā)育過程。GSR1編碼一個串聯(lián)的PHD蛋白，該基因可以通過生長素信號途徑調(diào)節(jié)種子萌發(fā)和休眠［23］。在擬南芥中，對PHD蛋白在春化作用途徑中功能的研究表明，F(xiàn)LOWERING LOCUS C（FLC）是開花網(wǎng)絡(luò)核心基因，VERNALIZATION INSENSITIVE 3（VIN3）是春化作用途徑上游的關(guān)鍵基因，長時(shí)間（大于20 d）的低溫處理會誘導(dǎo)VIN3的表達(dá)，并使FLC表達(dá)量降低［24］。PHD結(jié)構(gòu)域可以結(jié)合2個鋅離子，以pygoupus蛋白為例，分別在C1、C2、H1和C5上結(jié)合第一個鋅離子以及在C3、C4、C6和C7上結(jié)合第2個鋅離子，使得在PHD結(jié)構(gòu)域內(nèi)形成2個環(huán)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)［19］。VIN3也具有與pygoupus蛋白類似的鋅蛋白交叉支架結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得VIN3具有很多生理功能，例如參與蛋白與蛋白之間的相互作用、核小體組蛋白的修飾等。甲基化胞嘧啶結(jié)合蛋白VIM1編碼包含PHD、RING和SRA結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，這些結(jié)構(gòu)域共同存在于哺乳動物蛋白中，涉及染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞周期的調(diào)控，能與組蛋白結(jié)合，參與染色質(zhì)狀態(tài)的調(diào)節(jié)［25］。小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂相關(guān)基因MMD1中存在一個PHD結(jié)構(gòu)域，并且優(yōu)先在雄性減數(shù)分裂細(xì)胞中表達(dá)，MMD1的突變表型和分子特征表明，它可能參與了染色質(zhì)重構(gòu)和／或通過減數(shù)分裂繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，進(jìn)一步說明了該蛋白可能調(diào)控減數(shù)分裂過程中相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄［26］。大麥PHD轉(zhuǎn)錄因子MS1在花粉發(fā)育中起關(guān)鍵作用［27］。此外，PHD基因家族還通過調(diào)節(jié)SOC1／FT染色質(zhì)構(gòu)象在調(diào)控開花過程中發(fā)揮作用［28］。

3.2 PHD蛋白在植物逆境脅迫中的功能

3.2.1 PHD蛋白在植物非生物逆境脅迫中的功能 qRT-PCR結(jié)果表明水稻PHD基因家族可能參與植物對不同環(huán)境脅迫的響應(yīng)［29］。對水稻Os-PHD基因在脫落酸（abscisic acid，ABA）、高鎘和缺水下的表達(dá)模式進(jìn)行檢測，結(jié)果表明，59個Os-PHD基因中有47個對高鎘脅迫有響應(yīng)，只有5個基因響應(yīng)低溫處理。大多數(shù)OsPHDs在高濃度的鎘、ABA和水分虧缺條件下表達(dá)水平上調(diào)。在玉米中，67個PHD基因中有15個響應(yīng)干旱和高鹽脅迫［30］；毛果楊中有9個PHD基因家族在鹽、干旱和冷脅迫下表現(xiàn)出差異表達(dá)［10］。

紫花苜蓿中的Alfin1蛋白是植物特異性PHD蛋白亞家族成員。研究表明，Alfin1是一種鹽誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子，可以調(diào)控MsPRP2基因的表達(dá)，從而提高植物耐鹽性［31，32］，ALs（Alfin1-like PHD finger proteins）是擬南芥中的類Alfin1鋅指蛋白。ALs基因?qū)}、低溫和氧化脅迫有不同程度的響應(yīng)。擬南芥植株中過量表達(dá)AL5基因具有更強(qiáng)的鹽、干旱和低溫耐受能力，而AL5突變植株對這些脅迫的耐受能力降低［2］。大豆中GmPHD2基因在擬南芥中的異源表達(dá)提高了轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽性［33］。也有研究表明PHD基因通過改變轉(zhuǎn)錄和閱讀表觀組蛋白修飾，在調(diào)控植物對非生物脅迫的反應(yīng)中發(fā)揮重要作用［34，35］。逆境（干旱、高鹽和低溫）處理下，水稻內(nèi)源基因OsPHD1的表達(dá)量明顯升高［35］。研究表明，OsMsr16作為PHD轉(zhuǎn)錄因子在植物響應(yīng)鹽脅迫過程中發(fā)揮重要作用［36］。擬南芥中的PHD 蛋白可以與組蛋白H3K4me3／2結(jié)合［37］，在鹽脅迫下誘導(dǎo)紫花苜蓿Aflin1和AL基因的表達(dá)［38，39］。大豆GmPHD5蛋白，作為甲基化H3K4的“編碼閱讀器”，調(diào)控乙?；疕3K14，從而控制鹽脅迫下靶基因的表達(dá)［20］。將來源于水稻的與耐逆性相關(guān)的PHDfinger家族轉(zhuǎn)錄因子基因KT496轉(zhuǎn)化水稻，可以顯著提高水稻對低溫、高鹽和干旱脅迫的耐受性［40］。

3.2.2 PHD蛋白在植物免疫反應(yīng)調(diào)控中的作用

植物在生長發(fā)育過程中會面臨多種病原菌的侵染，在長期的進(jìn)化中，植物演化出了兩道免疫防線來抑制病原菌的破壞。第一道防線是病原相關(guān)分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）所觸發(fā)的免疫反應(yīng)（PAMP-triggered immunity，PTI）。植物使用模式識別受體（patternrecognition receptors，PRR）感知病原微生物的入侵并激發(fā)相應(yīng)的抗病反應(yīng)。植物PRR是表面定位的受體類蛋白（receptor-like proteins，RLPs）或受體激酶（receptor kinases，RKs）。植物受體激酶常富含亮氨酸的重復(fù)（leucine rich repeat，LRR），為LRR受體激酶（LRR receptor-like kinase，LRRRLK）。第二道防線是效應(yīng)因子觸發(fā)的免疫反應(yīng)（effector-triggered-immunity，ETI）。在ETI過程中，植物抗病基因編碼的抗病蛋白具有保守的核苷酸結(jié)合位點(diǎn)（nucleotide binding site，NBS）以及富含亮氨酸重復(fù)序列，它能夠直接或者間接的識別病原菌釋放的效應(yīng)因子，引起效應(yīng)因子觸發(fā)的免疫反應(yīng)，使植物細(xì)胞主動死亡，即超敏反應(yīng)（hypersensitive response，HR），進(jìn)而抑制病原菌的侵染。植物NB-LRR R蛋白根據(jù)其N末端結(jié)構(gòu)可以分為兩類，一類具有卷曲螺旋（CC）域CC-NBLRR，另一類具有Toll樣受體（TIR）域TIR-NBLRR［41］。PHD 蛋 白 既 可 與LRR 受 體 激 酶 如SERK3／BAK1、SnRK1類抗病蛋白互作，也可與TIR-NB-LRR、CC-NB-LRR類抗病蛋白互作，在植物免疫反應(yīng)調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

（1）PHD蛋白參與PTI反應(yīng)：PHD蛋白與受體類激酶或受體類蛋白互作在植物免疫調(diào)控中發(fā)揮作用。PAMP觸發(fā)的防御反應(yīng)需要受體蛋白、蛋白激酶（MAPK）、SUMO蛋白形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，共同調(diào)節(jié)植物抗病免疫反應(yīng)。具體通過三種方式來調(diào)節(jié)。

第一，PHD蛋白可以與SOBIR 1和SERK3／BAK1激酶互作。如模式植物擬南芥中富含亮氨酸重復(fù)的受體激酶 FLAGELLIN SENSING 2（FLS2）是模式識別受體（PRRs），F(xiàn)LS2受體感知細(xì)菌鞭毛蛋白并募集另一種共受體BAK1（brassinosteroid insensitive 1-associated kinase 1），BAK1和胞質(zhì)激酶（BOTRYTIS-INDUCED KINASE-1，BIK1）形成有活性的共受體復(fù)合物，從而啟動擬南芥中的抗菌免疫。鞭毛蛋白可誘導(dǎo)SUMO蛋白與FLS2結(jié)合以觸發(fā)激酶BIK1釋放，也誘導(dǎo)脫SUMO化（deSUMOylating）酶Desi3a降解并增強(qiáng)FLS2 SUMO化修飾從而促進(jìn)BIK1分解并觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)免疫信號。FLS2 SUMO化的破壞可以消除免疫反應(yīng)，從而導(dǎo)致擬南芥對細(xì)菌性病原體的易感性［42］。

第二，PHD蛋白可以與活化的激酶C受體1（receptor for activated kinase C-1，RACK1）互作，活化的RACK1的SUMO化修飾導(dǎo)致RACK1B與AP2／ERF家族轉(zhuǎn)錄因子RAP2.6之間的相互作用增強(qiáng)［43］。OsRap2.6與RACK1A相互作用來促進(jìn)水稻對稻瘟病的先天免疫［44］。

第三，PHD蛋白可以與AMP類蛋白激酶SnRK1（sucrose-non-fermenting 1）互作，SnRK1是AMP激活的蛋白激酶（AMP activated protein kinase，AMPK）。SnRK1蛋白激酶根據(jù)細(xì)胞外條件平衡細(xì)胞能量水平，是植物耐逆性的關(guān)鍵。SnRK1復(fù)合物在多個亞基上被SIZ1作為E3連接酶（含PHD結(jié)構(gòu)域）SUMO化，SnRK1可以觸發(fā)其自身的SUMO化和降解，建立一個負(fù)反饋回路，該回路減弱了SnRK1信號傳導(dǎo)并防止了應(yīng)激反應(yīng)的有害過度激活［45］。

在感知病原體后植物固有的免疫受體激活各種信號傳導(dǎo)途徑，從而觸發(fā)宿主防御。PAMP觸發(fā)的防御信號傳導(dǎo)需要絲裂原激活的蛋白激酶途徑，該途徑可通過磷酸化調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的活性。這些轉(zhuǎn)錄因子也是SUMO結(jié)合的目標(biāo)。SUMO偶聯(lián)決定了染色質(zhì)修飾酶的募集和活性，從而控制基因表達(dá)?？剐缘鞍仔盘杺鲗?dǎo)和SUMO結(jié)合都在轉(zhuǎn)錄復(fù)合體匯聚。例如，TIR-NB-LRR 蛋白SNC 1與組蛋白脫乙酰基酶HAD 19和轉(zhuǎn)錄共阻遏物Topless-related 1相互作用共同調(diào)控?cái)M南芥對丁香假單胞菌抗病性，后兩者都是SUMO的靶標(biāo)。SUMO偶聯(lián)可以將轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)化為阻遏物，從而在沒有病原體的情況下阻止防御誘導(dǎo)［46，47］。

（2）PHD蛋白參與ETI反應(yīng)：PHD蛋白與TIR-NBS-LRR、CC-NBS-LRR型等抗病蛋白互作在植物免疫調(diào)控中發(fā)揮作用。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，具體有以下三種互作方式參與調(diào)控。

第一，以蛋白與蛋白互作方式參與調(diào)控。擬南芥的SIZ1編碼一個SUMO E3連接酶，調(diào)控生物和非生物脅迫響應(yīng)，SIZ1蛋白中PHD結(jié)構(gòu)域?qū)τ谄浒l(fā)揮功能至關(guān)重要，PHD能夠識別三甲基化組蛋白H3K4me3，對于組蛋白的識別以及轉(zhuǎn)錄抑制都很重要［48］。擬南芥防御調(diào)節(jié)者EDM2（enhanced downymildew 2）的PHD結(jié)構(gòu)域可以識別三重修飾的組蛋白H3肽，通過影響免疫受體基因RPP7（resistance to peronospora parasitica）（RPP7編碼CC-NB-LRR蛋白）中另一個聚腺苷酸化位點(diǎn)處組蛋白H3（H3K9me2）的二甲基賴氨酸9的水平來動態(tài)調(diào)節(jié)RPP7表達(dá)水平，從而影響植株抗病能力［49］。擬南芥抗霜霉病基因RPP7編碼CC-NB-LRR蛋白，其抗性調(diào)節(jié)途徑與NDR1和SA 無關(guān)，但是RPP7轉(zhuǎn)錄水平控制需要EDM2。EDM2蛋白在結(jié)構(gòu)上具有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的典型特征，包括PHD結(jié)構(gòu)域［50］。擬南芥EDM2除了與RPP7基因互作在抗霜霉病免疫調(diào)節(jié)中起作用外，還具有促進(jìn)花型轉(zhuǎn)化的作用。EDM2在細(xì)胞核中可以與蛋白激酶WNK8相互作用調(diào)控植物葉和花發(fā)育［51］。在抗病過程中，EDM2是否與WNK8相互作用還不清楚。PHD 蛋白13（PHF13）是個與染色質(zhì)有關(guān)的蛋白，PHF13是H3K4me2-3分子閱讀器和轉(zhuǎn)錄共調(diào)節(jié)子，可調(diào)節(jié)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和有絲分裂染色體濃縮，對于正確的細(xì)胞分裂很重要［52］。植物PHD結(jié)構(gòu)域蛋白與病毒運(yùn)動蛋白直接互作在抗病反應(yīng)中發(fā)揮重要作用［53］。

第二，以蛋白-DNA互作方式（作為轉(zhuǎn)錄因子）參與調(diào)控。編碼致病相關(guān)蛋白2（pathogen defense-related，PR2）的歐芹pr2基因的轉(zhuǎn)錄可被真菌或細(xì)菌激發(fā)子激發(fā)調(diào)控。Pr2啟動子內(nèi)有一個125 bp的區(qū)域，該區(qū)域包含真菌誘導(dǎo)子介導(dǎo)的表達(dá)所需的重要順式調(diào)控元件，而且包含的11 bp DNA基序（CTAATTGTTTA）可與歐芹和擬南芥核蛋白提取物中均存在的因子特異性結(jié)合。該11 bp DNA基序是PHD蛋白體內(nèi)潛在的靶位點(diǎn)。研究表明，PHD-DNA相互作用在調(diào)節(jié)pr2基因表達(dá)中發(fā)揮了重要作用［54］。

第三，以蛋白-RNA互作的方式參與調(diào)控。模式植物擬南芥中APUM 5通過CMV RNA的直接結(jié)合特異性調(diào)節(jié)CMV侵染［55］。水稻稻瘟病抗性基因簇Pigm編碼多個CC（coiled-coil）類型的NLRs，具有廣譜抗病功能。與PigmR互作的蛋白PIBPs（PigmR-interacting and blast resistance proteins，PIBPs）是含有RRM（RNA-recognition motif）結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子，能與PigmR基因特異性互作。PIBP 1正調(diào)控PigmR，激活下游免疫基因的表達(dá)［56］。

4 展望

近年來，人們對植物中PHD蛋白的結(jié)構(gòu)、生物學(xué)功能、作用機(jī)制等進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其不僅參與調(diào)控植物的多種生命過程，還參與植物對干旱、鹽、溫度和各種病害等非生物和生物脅迫應(yīng)答。這些研究為提高作物產(chǎn)量以及適應(yīng)各種脅迫提供了嶄新的思路，具有良好的應(yīng)用前景。但是關(guān)于PHD蛋白的研究仍存在一定的不足。第一，PHD蛋白的結(jié)構(gòu)多種多樣，除含有保守的PHD結(jié)構(gòu)域外，還有其它多種不同類型的結(jié)構(gòu)域，這些是其功能多樣性的基礎(chǔ)。但除了對PHD結(jié)構(gòu)域有所研究外，對于其他各個結(jié)構(gòu)域的功能有待進(jìn)一步深入研究。第二，PHD蛋白被證實(shí)能夠與DNA和RNA結(jié)合，在組蛋白密碼解讀等水平發(fā)揮調(diào)控作用，這也暗示了PHD基因調(diào)控機(jī)制的多樣性。PHD蛋白作用機(jī)制的研究多集中在蛋白-蛋白調(diào)控水平，對其在DNA、RNA結(jié)合以及組蛋白密碼解讀等水平介導(dǎo)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究較少，對相關(guān)作用機(jī)理需要進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證，對這些方面展開深入的研究具有十分重要的意義。第三，對PHD蛋白的功能研究大多集中在植物在應(yīng)對一些非生物脅迫如干旱、鹽堿等逆境，而對于病害等生物脅迫相關(guān)的研究還很少。在今后的研究中，進(jìn)一步探索PHD蛋白的調(diào)控機(jī)制可為作物抗病抗逆性狀的改良提供更為詳細(xì)的理論指導(dǎo)。