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文丨王律法谈编辑丨王律法谈前言翻译控制肿瘤蛋白最初由3个研究小组中发现，并将其分别命名为Q23，P21和P23，序列比较表明TCTP蛋白的许多结构域在所有真核生物中都是保守的
并且已有的研究成果证实，还具有一个用于微管蛋白和钙结合的基本结构域，对于TCTP在真核生物中生物学功能研究证实TCTP可参与调控细胞增殖与分化、调节细胞骨架、抗凋亡、免疫防御等多种生命进程
有研究人员证实果蝇dTCTP可以完全弥补拟南芥TCTP功能缺失而引起的表型缺陷，反之亦然，这些结果表明TCTP在真核生物中广泛存在且结构与功能呈现高度保守
在前些年，首次在紫花苜蓿中克隆得到植物TCTP的cDNA序列，此后植物TCTP的功能研究陆续在拟南芥、豌豆、油棕、麻疯树、木薯、卷心菜、水稻、烟草、橡胶树等物种中得以开展
TCTP基因目前对植物TCTP的研究显示，植物基因组一般含有1~5个TCTP基因拷贝，且基因结构非常相似，一般由5个长度保守的外显子和4个长度可变的内含子组成，大部分TCTP蛋白由167或168个氨基酸组成
事实上，所有预测的TCTP结构可以分为两类：AtTCTP1-like和CmTCTP-like，据此推测单个生物体中不同的TCTP基因可能具有不同的功能，而在携带单一TCTP基因的物种中，TCTP可能具有多种功能
对植物TCTP的功能研究报道目前主要集中在调控植物生长发育、信号应激反应及抗生物、非生物胁迫等方面
随后发现在拟南芥中敲除TCTP后会引起胚胎致死，通过胚胎拯救方法，获得TCTP成功敲除的拟南芥植株，与野生型植株相比tctp-/-敲除植株表现出明显的生长缺陷表型：胚发育迟缓、植株矮小、开花晚且不育等
类似的研究结果在烟草、番茄等植物中也有相关报道，在这些植物中，与野生型相比，TCTP表达水平下调导致植株发育迟缓，器官变小，根生长受阻、胚胎致死等表型
这些结果证实TCTP在植物生长发育过程中起着不可或缺的重要作用，另一方面，橡胶树HbTCTP1在受到乙烯利、茉莉酸甲酯刺激及干旱、低温、机械损伤等胁迫后表达水平发生显著变化
此外学者们研究发现利用RNA干扰下调TCTP表达水平的白菜植株营养生长速率降低，对寒冷、高温和盐胁迫的耐受性降低，表明BoTCTP基因参与了白菜生长和胁迫反应的调控
并且在南瓜中研究发现CmTCTP可能作为一种远程信号参与植株生长调节，随后研究证实拟南芥AtTCTP1编码的mRNA可在茎和根之间进行长距离移动
作为可远距离流动的系统信号有导向性的向根移动，在侧根起始位点积累，参与调控侧根形态建成
橡胶草作为研究天然橡胶生物合成机制研究的模式植物，根部是其橡胶合成和储存的主要组织，因此根部的发育过程和形态建成、产胶相关表型和机制都是产胶研究中重点关注的问题
拟南芥AtTCTP的mRNA可作为远距离信号调控植株根部发育，橡胶树HbTCTP在胶乳组织中的表达水平显著高于其他组织，且经乙烯利刺激后表达量显著上升，而用乙烯作为刺激剂来促使橡胶树胶乳增产早已广泛应用于商业生产
类似的结果在另一产胶植物银胶菊中也有相关报道，研究发现银胶菊在5~7℃的低温中橡胶合成进入快速形成期，转录组分析发现TCTP表达出现显著变化
这些结果都表明TCTP可能在根部形态建成或胶乳合成部位发育以及胶乳合成通路中具有一定功能，本研究中拟从橡胶草基因组中系统鉴定TCTP基因家族成员
分析明确橡胶草TCTP的理化性质和蛋白结构特征，筛选在橡胶草根和胶乳中高表达的TCTP成员，这些结果为进一步探究橡胶草TCTP的生物学功能提供一定的理论基础
橡胶草TkTCTP基因家族鉴定及生信分析为了鉴定橡胶草TkTCTP家族基因，以拟南芥AtTCTP蛋白序列为源序列，利用blastp在橡胶草基因组蛋白数据库中进行比对，结合基因组功能注释信息，找到注释为翻译控制肿瘤蛋白的成员
获得的蛋白序列经NCBI保守结构域数据库检测，最终在橡胶草基因组中鉴定到3个TkTCTP基因家族成员
根据TkTCTPs与AtTCTP蛋白的近缘关系，依次命名为TkTCTP1、TkTCTP2和TkTCTP3，3个成员的DNA全长分别为1226bp、1173bp和1452bp，基因结构分析发现，TkTCTP1由4段外显子和3段内含子组成
并且TkTCTP1第三段外显子的长度与TkTCTP2和TkTCTP3第三、四段外显子之和长度相近，TkTCTP1与TkTCTP2的开放阅读框全长为507bp，编码168个氨基酸，TkTCTP3的ORF全长为504bp，编码167个氨基酸
橡胶草TkTCTP蛋白系统进化分析为了探究橡胶草TCTP基因家族的系统发育关系，从数据库下载模式植物拟南芥、产胶植物橡胶树、菊科植物菊苣、莴苣、飞蓬草及果蝇、小鼠、人类等物种的TCTP蛋白序列，与本研究鉴定到的3个橡胶草TCTP家族成员的蛋白序列进行系统进化树构建
结果表明植物TCTP蛋白聚类在一起，TkTCTP1、TkTCTP2分别与莴苣、菊苣的TCTP家族成员聚类在一起，反映了橡胶草和莴苣和菊苣的亲缘关系较近，而TkTCTP3与青蒿AaTCTP2聚类在一起，具有与青蒿较近的亲缘关系
橡胶草TkTCTP蛋白氨基酸序列对比使用软件，对从数据库中获得的其他菊科植物菊苣、莴苣、向日葵，模式植物拟南芥以及橡胶树TCTP蛋白氨基酸序列与橡胶草TCTP蛋白氨基酸序列进行多序列比对分析
结果显示TCTP蛋白序列在不同物种间高度保守，总体相似度达到90.43%，橡胶草TkTCTP蛋白成员间氨基酸序列相似度为92.06%
使用在线软件对上述各物种的TCTP家族成员蛋白序列进行分析，结果显示TkTCTP与其他物种的TCTP蛋白相似，均具有2个典型且高度保守的基本结构域，TCTP1和TCTP2
同时TCTP蛋白的N端含有一个保守的MCL/Bcl-xL结构域，此外不同物种的TCTP包含保守的翻译后修饰位点，如酪蛋白激酶II磷酸化位点和N-肉豆蔻酰化位点
橡胶草TCTP蛋白氨基酸序列理化性质分析利用在线软件分析橡胶草TCTP蛋白氨基酸序列的理化性质，结果显示，橡胶草TCTP基因家族成员编码的蛋白氨基酸序列不稳定系数均小于40，为稳定蛋白
TkTCTP1、TkTCTP2和TkTCTP3蛋白总平均亲水性分别为-0.220、-0.226和-0.307，ProtScale在线软件预测的蛋白亲/疏水性分析结果表明，TkTCTP得分低于0的区域较高于0的更为密集
并且其脂肪系数分别为89.88、85.77和84.61，可以推测TkTCTP蛋白均为脂溶性亲水蛋白
利用在线软件预测蛋白信号肽及可能的切割位点，发现其没有信号肽，使用软件分析TkTCTP蛋白质跨膜结构域，结果显示TkTCTP不含跨膜区域，亚细胞定位预测显示橡胶草TCTP蛋白均定位于细胞质中，可能在细胞质中发挥作用
总结关于TCTP的基本信息、功能机制等这些研究成果证实TCTP在真核生物的多个生命进程中发挥着至关重要的作用，在产胶植物橡胶树中关于TCTP的鉴定分析表明TCTP表达与产胶相关性状有一定关联，但缺乏深入功能研究
橡胶草是一种理想的产胶研究的模式植物，系统鉴定橡胶草TCTP基因家族，筛选胶乳高表达的TkTCTP成员，为后续TCTP在产胶生物学中的研究提供了基础
本研究在橡胶草基因组中共鉴定到3个TkTCTP基因家族成员，依次命名为TkTCTP1~TkTCTP3，所编码的蛋白质结构保守，都包含TCTP1和TCTP2两个特征序列
通过比对TkTCTP基因家族编码的蛋白序列与其他菊科植物、模式植物拟南芥及动物TCTP蛋白序列发现，在不同的物种中TCTP蛋白序列结构相似度较高，存在保守的功能位点
例如N端的MCL/Bcl-xL结构域，已有研究报道该结构域能参与调控哺乳动物细胞凋亡，同时在烟草中研究证实，该结构域与细胞死亡抑制有关
由此推测TCTP在不同物种间可能具有相似的生物学功能