拟南芥热激因子HsfA1a感应逆境的功能区域分析

拟南芥热激因子HsfA1a是调控细胞逆境应答的重要转录因子，在非逆境条件下，HsfA1a以没有活性的单体形式存在，能直接感应高温、酸、碱、过氧化氢逆境，单体被激活形成三体、与靶基因启动子的热激元件结合，从而诱导一组防卫基因表达，提高细胞耐逆境能力。然而，目前不清楚HsfA1a以及其它植物热激因子成员感应逆境的功能区域是什么，如何感应逆境。本项目拟通过对HsfA1a系统片段缺失突变体的研究，分析缺失片段对HsfA1a感应高温、酸、碱、过氧化氢逆境的作用，鉴定HsfA1a感应上述逆境的功能区域。本项目将为进一步研究HsfA1a感应逆境的化学本质与机理，以及应用基因工程方法改良HsfA1a耐逆境功能提供理论基础。

拟南芥热激因子HsfA1a是逆境反应的重要调控因子，然而，目前不清楚其感应逆境的功能区域是什么，如何感应逆境。本项目针对上述问题，研究工作按计划书的研究内容和研究目标进行。本项目构建了HsfA1a系统片段缺失突变体，并将半胱氨酸残基点突变为丝氨酸残基，构建了HsfA1a的点突变体，建立了稳定的适用于逆境应答研究的蛋白表达、纯化体系。逐一纯化16个片段缺失突变体蛋白以及点突变体蛋白，进行热、酸、碱、过氧化氢逆境处理后，用电泳迁移率变动方法检测突变体能否被逆境激活并与DNA结合，由此推定缺失片段是否为感应逆境的功能区域。研究结果显示：（1）从HsfA1a蛋白的N-端的第48个氨基酸残基到74个氨基酸残基之间的区域，为HsfA1a感应酸、碱、过氧化氢逆境的功能域，但HsfA1a感应热逆境与感应酸、碱、过氧化氢逆境的功能域不同，该区域对HsfA1a感应热逆境没有影响。（2）HsfA1a感应逆境不依赖于半胱氨酸残基（Cys）。在此基础上，还研究了HsfA1a感应逆境的化学机理，热、酸、碱、过氧化氢逆境激活HsfA1a与DNA结合后，添加还原剂，二硫苏糖醇，或者还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，可以将HsfA1a-DNA复合体分开；逆境激活HsfA1a后，加氧化态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸却不能将HsfA1a-DNA复合体分开。结果表明，氧化还原状态调控HsfA1a感应热、酸、碱、过氧化氢逆境。本项目取得的这些研究成果对认识热激因子感应逆境机理具有重要意义，为进一步用基因工程方法改良HsfA1a耐逆境功能提供了理论基础。