A3蛋白亚基的研究进展

【中图分类号】Q5 【文献标识码】A 【文章编号】1672－3783(2011)09－0275－01

【摘要】含硫氨基酸含量低限制了大豆蛋白制品营养价值的提高，而11S球蛋白的含硫氨基酸含量是7S球蛋白含硫氨基酸含量的3～4倍，因此，选育高11S球蛋白含量的大豆品种可提高大豆蛋白制品的营养价值。A3亚基是组成11S球蛋白的5种亚基之一，因此，研究A3亚基遗传机理有利于定向培育出高营养价值的大豆品种。本文综述了大豆A3亚基相关的研究进展。

【关键词】贮藏蛋白; A3亚基; Gy5; 定位; 球蛋白

大豆种子中贮藏蛋白含量很高。栽培种一般为38%～50%，野生大豆和半野生大豆可高达50%～55%（Fukushima D，1991）。大豆经加工制成的大豆蛋白产品，蛋白质含量更高。如:脱脂大豆粉蛋白质含量在50%以上，大豆浓缩蛋白约为70%，大豆分离蛋白在90%以上。大豆蛋白具有良好的消化吸收率和能量利用率，其氨基酸组分齐全，必需氨基酸组成与牛奶和鸡蛋蛋白相近似，比肉类蛋白还要好;同时还具有降低胆固醇，预防心血管病，减肥，预防骨质疏松，预防癌症和减轻更年期症状等生理保健功能以及与食品的嗜好性、加工性等相关联的各种功能特性。

1 大豆种子蛋白组成及分类

大豆种子含有多种组分，主要为粗蛋白、粗脂肪和糖类等物质。大豆籽粒蛋白含量约为40%左右，除了有少部分生理活性的蛋白之外，主要是贮藏于子叶细胞中的蛋白，提供种子萌发所必需N源和C源。同时它也是食用植物蛋白的重要来源。贮藏蛋白按溶解性不同，又分为溶于水的清蛋白（Albumin）、溶于盐溶液的球蛋白（Globulin）、溶于醇溶液的醇溶蛋白和溶于酸或碱溶液的谷蛋白（Osborne et al，1924）。郭静成等（1985）对我国栽培大豆测定时发现大豆蛋白质中球蛋白、清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量分别为：71.3%、17.6%、10.32%和1.32%。大豆籽粒蛋白质的氨基酸组成有17种之多，其中人体不能合成的8种必需氨基酸，总平均含量在大于6%。大豆蛋白质的氨基酸以谷氨酸含量最高为18%左右，其次是天门冬氨酸11～12%，含量为4.8～8.0%的依次为精氨酸、亮氨酸、赖氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸和丝氨酸，其余氨基酸平均含量均在4.8%以下，以胱氨酸、蛋氨酸和色氨酸含量最低，均在2%以下。可是大豆蛋白以柔性链非极性氨基酸含量极少，而具有较大侧基的极性氨基酸含量较高，因此，大豆蛋白分子很难形成直链，即球状蛋白质。

2 大豆贮藏蛋白的生物合成的研究

大豆种子贮藏蛋白主要在发育的大豆子叶中合成，并以蛋白体形式沉积。首先mRNA指导的11S和7S蛋白在粗面内质网上合成，其中11S蛋白的mRNA并不分别指导40Kd亚基和20Kd亚基的合成，而是只合成60Kd的前体，这个前体含有一个短信号肽，它引导蛋白质进入粗面内质网内腔；当7S和11S蛋白分泌进入内质网膜腔内时，7S蛋白进行糖基化，而11S蛋白不进行糖基化：此后，7S 和11S 蛋白通过液泡膜进入液泡，同时大液泡通过液泡膜分隔、一些部位的缢缩和出芽三种方式形成小液泡。郑易之等(1990)提出蛋白质在液泡中积累有三种方式：在一类液泡中，蛋白质逐渐沉积在液泡膜的部分内表面，这部分膜及其附着的蛋白质以出芽方式形成蛋白体；在另一类液泡中，蛋白质聚集成团块，游离于液泡之中，只有少量蛋白质沉积在液泡膜上；还有一类液泡，其中含有絮状、呈均匀分布的蛋白质。在液泡中，11S蛋白前体分解为酸性多肽和碱性多肽，然后酸性多肽和碱性多肽结合成为11S蛋白质分子，最后11S蛋白和糖基化的7S 蛋白结合在同一个蛋白体中。

3 大豆种子贮藏蛋白的营养价值的研究

大豆种子不仅含有丰富的蛋白质，而且含有种类齐全的氨基酸，特别是含有8种人体必需的氨基酸，其中禾谷类蛋白中较缺乏的赖氨酸的含量较丰富，而含硫氨基酸的含量较少，这直接影响到大豆种子贮藏蛋白的营养品质。因此，提高大豆种子贮藏蛋白中含硫氨基酸的相对含量，使其氨基酸平衡，对于提高大豆营养品质和蛋白利用率具有重要意义。大豆种子中含硫氨基酸的多寡主要由遗传因素决定。大豆种子贮藏蛋白由白蛋白、球蛋白等多种蛋白质组成，这些蛋白质又分别由不同的亚单位组成，这些亚单位因其结构基因的差异而具有不同的氨基酸组成，所以各种蛋白质中含硫氨基酸的多寡也就各不相同。Kapoot 和Gupat(1977)研究表明，大豆球蛋白含有种子全部甲硫氨酸的73%，含有种子全部色氨酸的71%，白蛋白含有种子全部甲硫氨酸的16%，含有种子全部色氨酸的20%，不同基因型之间在各种蛋白组分比例上存在差异。另外，大豆球蛋白的7S和11S蛋白的氨基酸组分有很大差异，11S蛋白含硫氨基酸含量远高于7S蛋白， 所以通过筛选富于11S蛋白的种子来选育优质蛋白的品种是一个很好的途径。

4 大豆贮藏蛋白基因及其表达调控的研究

11S球蛋白是大豆种子的主要贮藏蛋白，分子量约为300KDa～380KDa，约占种子总蛋白的35%。积累于子叶细胞的蛋白体中，同时11S球蛋白也是一种糖基化蛋白，但是糖基化程度要比7S组分小得多，只有0.8%，由6对相同的蛋白亚基（每对亚基的分子量约60kDa）构成。每个六聚体复合物包含两个三聚体，每个三聚体由三个单体组成，每一单体又包含一条酸性多肽链和一条碱性多肽链，这两条多肽链来自同一前体，系前体在蛋白体中被剪切形成，两条多肽链之间由二硫键相连。

大豆基因组中存在多个大豆球蛋白基因及大豆球蛋白相关基因，它们之间具有很高的同源性。Gy1/Gy2和Gy3 都与在叶中表达而胚中不表达的基因连锁。大豆球蛋白基因具有复杂的结构，Nielsen 等人通过S1 作图法、R-loop分析以及测序分析证明各基因均包含四个外显子和三个内含子，不同基因内含子的保守性较低，同源性只有40% 左右，而外显子的同源性达80%以上。5′- 端的UTR区(untranslatedregion ) 具有顺式作用元件(cis-elements)，其TATA-盒位于转录起始点上游25-30bp，CAAT-盒位于上游100bp， 种子蛋白特异的共感序列(consensussequence) 也位于5′- 端，如8-bp的5′-CATGCATG-3 ′和28-bp 的Leg-box 序列。3′- 端具有多个保守的5′-AATAAA-3′加多聚腺苷酸尾巴的信号，各大豆球蛋白基因的高度同源性是多基因家族的共同特征，据此可以推断这些基因的进化关系。

参考文献

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作者单位：330031 南昌大学生命科学学院