植物生物学或化学生物学：生物化学过程及大分子结构领域创新研究

        杨顺楷      四川  成都

 杨维力（Weili Yang）等（ 2012/08/03） 发表在美国《植物生理学》电子版的论文“陆生植物拟南芥专一性甘油-3-磷酸转移酶家族：底物特异性，Sn-2偏爱及进化”一文，笔者认为它是对第一作者首次发表在美国PNAS（2010）论文“新颖的sn-2甘油三磷酸酰基转移酶及其产生2-单酰基甘油磷酸酶活性（www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0914149107）”的较系统总结和发展。它说明了作者所在的J. B. Ohlrogge教授为首的研究团队在植物生物学或者较时髦说法称为化学生物学的生物化学过程及大分子结构领域近期取得的引人注目的研究进展，是典型的前沿交叉基础研究成果。

这在国内科研领域到处充斥创新声浪的鼓噪声中，无疑是一剂清醒剂。第一作者职业道路选择其实很简单：生物化学-植物化学-代谢物组学（博士学位阶段）-生物化学过程及大分子结构（博士后研究）。可能她的职业道路对于有志于走科学研究道路作为个人事业发展的国内中青年科技工作者有借鉴意义，同时也提醒国内各级权贵科技官员没必要“拔苗助长”，少来些“中国特色”，可能有利于我国科学事业的发展。

现将她的两篇论文摘要（译文）附后，以期引起读者的兴趣。

1.     陆生植物拟南芥专一性甘油-3-磷酸转移酶家族：底物特异性，Sn-2偏爱及进化

拟南芥有8个甘油-3-磷酸转移酶基因（GPAT），它们是伴有3个新颖进化枝的一组植物专一性家族成员。其中的若干个GPAT涉及合成角质或木栓脂质。与带有Sn-1区域选择性的涉及膜脂质或储藏脂质合成GPAT不同，GPAT4和6是具有Sn-2酰基转移酶和磷酸化酶活性的新颖双功能酶，造成2-单酰甘油产物。我们提出该GPAT家族的酶学，途径组构和进化分析。作为一个双功能Sn-2酰基转移酶和磷酸化酶经由角质关联及GPAT8研究予以证明。GPAT4,6和8强烈偏爱C16:0 和C18::1 omega-氧化酰化CoAs，即未修饰过的或较长链底物。与之相反，木栓脂质关联GPAT5家族的次级分化能容纳一个omega-氧化及未取代的宽泛链长范围底物。这些底物特异性有：1）有力地支持聚脂生物合成途径，是因为酰化转移者到甘油出现在酰化基团氧化后；2）作为角质和木栓脂质组份的一个主要决定子；3）存在有争议的是Sn-2-GPATs（EC 2.3.1.198）膜脂质和储藏脂质的合成。提供的证据是GPAT7当在木栓脂质生物合成中过表达及类似功能条件下，为经由受伤产生类似木栓脂质单体所诱导。在第三进化枝，我们证明GPAT1仅具有Sn-2酰化转移酶，但是无磷酸化酶活性，且能利用二羧酸酰化辅酶A底物。于是Sn-2酰化转移酶活性延伸到所有拟南芥GPAT家族的次级分化。该家族的进化树分析表明，GPAT4,6,8出现在陆生植物进化早期—苔癣植物发生，这样负型GPAT-3和5/7进化分支较晚于维管植物出现。

译自（Plant Physiology Preview. Published on August 3, 2012, as DOI:10.1104/pp.112.201996）

杨维力等6人（美国密西根州立大学植物系，生化和分子生物学系，化学系）新颖的sn-2甘油三磷酸酰基转移酶及其产生2-单酰基甘油磷酸酶活性

合成膜脂和储备甘油脂质的首步是甘油-3-磷酸（G3P）的酰化。以前所有鉴定过的真核膜结合G3P酰基转移酶，都是酰化G3P 的sn-1位而产生溶血磷脂（1-酰化-LPA）酸。角质是带有w-氧化脂肪酸和甘油作为整合组份的甘油脂，作为胞外聚酯存在于所有植物的气生表面，提供一道对病原菌和抗胁迫的屏障，及维护器官的同一性。我们已经确定拟南芥里和角质生物合成相关的酰基转移酶GPAT4和GPAT6以转移酰化基团到G3P的sn-2位置为主。此外，这些酰基转移酶还具有磷酸化酶的结构域，因此能产生sn-2单酰甘油（2-MAG）作为主要产物，而不是以产生LPA为主。此前这种双功能活性未在任何生物体中见诸报道。 我们还对2-MAGs 作为角质合成中间体的可能性也进行了讨论。对于积累木栓质脂类单体必不可少的酰基转移酶类GPAT5，也呈现对G3P sn-2位置酰化的强烈偏爱。但是，GPAT5 不具有磷酸化酶的活性，其主要产物是2-酰化-LPA。显然，植物中的3-磷酸甘油酰基转移酶（GPAT） 可以催化更多的反应， 而不是仅仅局限于其sn-1 酰化反应的传统定义。 GPAT4-6这类同源酶存在于所有陆生植物中，但是在动物真菌或微生物（包括藻类）是不存在的。于是这些独特的酰基转移酶对于胞外甘油脂多聚物的（分子）进化和植物适应陆生环境具有重要性。这些结果为自然界中两种最大量存在的角质和木栓质的生物合成（分子）装配打开新视野。

www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0914149107