植物锌指蛋白与研究进展

植物锌指蛋白与研究进展
目录
中文摘要及关键词 (3)
英文摘要及关键词 (4)
引言 (5)
1.锌指蛋白 (5)
1.1锌指蛋白概念 (5)
1.2锌指蛋白结构 (6)
2.锌指蛋白分类 (6)
2.1 C2H2型锌指 (7)
2.2 C4型锌指 (9)
2.3 C6型锌指 (9)
3.锌指蛋白调控机理 (9)
3.1对DNA靶序列的识别 (10)
3.2与RNA相互作用 (10)
3.3与DNA-RNA杂交双分子特异性结合 (10)
3.4锌指之间的相互作用 (11)
4.逆境相关的植物锌指蛋白 (11)
4.1与盐胁迫有关的锌指蛋白 (11)
4.2与冷胁迫有关的锌指蛋白 (13)
4.3与干旱胁迫相关的锌指蛋白 (14)
4.4与氧胁迫有关的锌指蛋白 (14)
4.5强光胁迫下有关的锌指蛋白 (15)
5.锌指蛋白应用前景与展望 (15)
结束语 (16)
参考文献 (17)
致谢 (22)
摘要
锌指蛋白是一类对基因调控起重要作用的转录因子，具有手指状结构域，对基因调控起重要作用。

根据其结构域的不同，可将锌指蛋白主要分为C2H2型、C4型和C6型。

C2H2型是研究较多，较为明确的一种锌指蛋白。

锌指通过与靶分子DNA、RNA、DNA-RNA的序列特异性结合，以及与自身或其他锌指蛋白结合，在转录和翻译水平上调控基因表达，参与许多生理过程。

近年来国内外学者对其进行了广泛研究，利用转基因技术, 将一些与逆境胁迫相关的锌指蛋白基因在目标植物中过量表达后, 能对植物起到增强抗逆性的作用, 说明锌指蛋白在增强植物逆境抗性方面有着广阔的应用前景。

这些研究成果对日后利用基因工程技术改良作物品质，提高作物抗逆性提供了有利条件。

关键词：转录因子；锌指蛋白；逆境胁迫
Abstract
Zinc finger protein is a transcription factor plays an important role in gene regulation, with finger-like domain, plays an important role in gene regulation. Depending on the domain, zinc finger protein is divided into C2H2, C4andC6. C2H2 type is a zinc finger protein that more research and more specific. Zinc finger protein in combination with the target molecules of DNA, RNA, DNA-RNA sequence- -specific binding, and refers to itself or other zinc on the level of transcription and translation, regulation of gene expression involved in many physiological processes. Foreign scholars in recent years on the extensive research, the use of transgenic technology, will some and adversity stress related zinc finger protein gene in target plants excessive expression, to an increase the role of plant resistance that zinc finger protein in the increase in resistance plant stress have broad application prospect. The results of this study in the future use of genetic engineering technology improve the art provides favorable conditions.
Key words：Transcription factor; Zinc finger protein; Adversity stress
引言
真核生物基因表达是一个十分复杂而有序的过程，它是众多反式因子和顺式作用元件之间相互作用的结果。

基因的表达在各个层次上都受到精密的调控（包括染色体结构、转录、转录后、翻译和翻译后加工等水平的调控），发生在转录水平的调控是基因调控的重要环节。

其中转录因子（Transcription Factor,TF）和转录因子结合位点（Transcription Factor Binding Site,TFBS）是转录调控的重要组成部分。

锌指蛋白最初于1983年在非洲瓜蟾卵母细胞中的转录因子TF ⅢA中被发现[1-2]，是迄今在真核生物基因组中分布最广泛的一类蛋白。

多年来研究发现，该蛋白广泛存在于动物、植物和微生物中，人类基因组中可能有进1%的序列编码含有结构的蛋白。

[3-4]锌指蛋白是一类具有手指状结构域的转录因子，通过对特定下游基因的表达调控，在细胞分化、胚胎发育、增强植物抗逆性以及防御等生命过程中具有重要作用。

[5]近年来已成功设计了特异性锌指蛋白元件用于调节与植物抗逆相关基因的表达，并不断地发现与基因调控相关的新的锌指蛋白，为提高农作物产量，改善作物品种提供了广阔前景。

[6-8]本文简要综述了锌指蛋白的结构、分类、功能、调控机理以及逆境胁迫相关锌指的研究和锌指蛋白应用前景等方面的进展。

1 锌指蛋白概念及结构
1.1 锌指蛋白概念
锌是植物必须的营养元素，锌指蛋白（Zinc finger protein）是生物体内含有众多成员的一个转录因子家族，因其具有指状结构特征并且能结合Zn2+而得
名。

1988年，Pabo等给出了对锌指结构的描述：在调节蛋白一小段氨基酸序列中含有几个Cys残基，这些区域是依赖锌的DNA结构域，它可以通过结合Zn2+自我折叠形成短的稳定的手指状结构[9]。

锌指蛋白最早是在80年代初科学家在研究转录因子TFⅢA时发现的，是至今为止在真核生物中含量最丰富的一类蛋白，C2H2型锌指蛋白是锌指蛋白中最常见的一种。

1.2 锌指蛋白结构
锌指蛋白是基于它的结构特征而得名,常见的锌指结构中，锌多与半胱氨酸和（或）组氨酸结合，形成一个在蛋白质中相对独立的区域，排列组成稳定的四面体结构，通过疏水作用来稳定其结构（图1）。

图1.锌指结构示意图
GRAPH 1.Zinc finger structure diagram
在锌指蛋白中，锌离子的地位是不可替代的，它的存在是锌指蛋白发挥调控作用的关键。

锌可以通过锌指结构，使激活子蛋白与增强子序列特异性结合而调节基因的表达。

锌指结构的稳定性主要是由锌离子提供的链间的交叉连接，锌离子缺乏时不能形成折叠结构。

当用Zn2+螯合剂去除Zn2+，或用Fe、Cu、Mu、Co、Ni 等重金属离子置换锌离子后[10]，锌指蛋白与DNA等结合特异性就会显著的被抑制，同时蛋白自身的结构稳定性也会遭到破坏，影响基因的表达。

用半胱氨酸或组氨酸代替锌离子通常也会导致锌指功能的丧失。

由此可见锌指结构的稳定性是保证锌指蛋白功能性的前提。

2 锌指蛋白分类
锌指存在于动物、植物和微生物中，但不同种属中典型锌指的数目和相邻锌
指间连接长度有很大不同。

不同的蛋白结构对应不同的功能，根据锌指半胱氨酸（Cys）和组氨酸（His）残基围绕Zn2+所构成的空间位置和数目得不同，Krishna 等[11]把锌指蛋白分成8个不同的折叠群（foldgroup）：类C2H2型锌指（C2H2 like）、赛结状锌指（gagknuckle）、高音谱号锌指（treble clef）、带状锌指（zincribbon）、Zn2/Cys6型锌指（Zn2/Cys6）、类TAZ2型锌指（TAZ2 do-main like）、锌离子结合短环锌指（short zinc binding loops）和金属疏蛋白锌指（metallothionein）。

前三个折叠群包含了目前发现的大多数锌指类型。

根据锌指蛋白结构域的差异，又可以将其分为C2H2型（Krüppel 相关型）、C4型和C6型等3个类群[12-13]。

2.1 C2H2型锌指
C2H2型即Cys2His2型锌指也被称为经典型锌指，即两个Cys和两个His结合一个锌离子，是最先在TFⅢA 中发现的，又称为TFⅢA型锌指蛋白(TFA因子为RNA聚合酶转录 5SrRNA 基因所必需)，是目前研究最多最广泛的一类锌指，在拟南芥植物中已发现有176种C2H2型锌指蛋白[14]。

2.1.1 C2H2型锌指蛋白的分类
C2H2型锌指蛋白中的锌指模体以线性重复的排列方式存在于蛋白质的C端。

依据锌指蛋白的数量以及在蛋白中的分布情况，大多数C2H2锌指蛋白属于下列3类之一：（1）含3个C2H2型锌指的蛋白（tC2H2），小鼠转录因子Zif268就属于这类蛋白；（2）含多个锌指的C2H2型锌指蛋白（maC2H2），TFⅢA锌指就属于这种蛋白；（3）锌指成对间隔排列的C2H2型锌指蛋白（spC2H2），如 Tramtrack（TTK）便属于这类蛋白[15-16]。

一些C2H2型锌指蛋白能识别并结合特异性RNA或DNA片段，另一些则只能与RNA结合。

通常锌指蛋白含锌指数目越多，它选择结合的能力就越强。

2.1.2 C2H2型锌指蛋白的结构
C2H2型锌指蛋白包含的锌指数目从1个到30多个不等，研究发现具有以下同源保守序列[17]：
(Tyr,Phe)–X–Cys–X2–5–Cys–X3–(Tyr,Phe)–X5–Leu–X2–His–X3–5–His
（X为可变氨基酸）
这些序列在锌离子存在时能够紧密折叠形成ββα结构，其中锌离子夹叠在α螺旋和2股反向平行的β链中，锌与β链末端的两个半胱氨酸和α螺旋C端部
分的两个组氨酸形成四面体结构[18]。

对锌指结构的详细分析显示α螺旋通常包含若干个片段，而每个片段由310个微螺旋构成，在含有HX3H序列的组氨酸间区域，这种结构尤为典型。

锌指结构中有一些充分保守的区域，其结构稳定性主要是由锌存在及锌结合位点侧面的保守疏水核来维持。

(1) 含3个锌指的C2H2 型锌指结构蛋白(tC2H2)
Zif268锌指蛋白，它属于tC2H2型锌指蛋白，具有3个锌指，每一个锌指形成两个β折叠和一个α螺旋，锌指之间由接头连接，β折叠和α螺旋以及接头内的氨基酸具有保守性。

3个锌指在蛋白内串联排列，并且具有相同的跨度与间隔每一个锌指相对于 DNA 的取向是相同的，与DNA 成反向平行，ZF1 位于正义链的 3＇端，ZF3 位于正义链的 5＇端[19-20]（图2）。

图2：Zif268锌指结构
GRAPH 2.Structures of Zif268 zinc finger
（2）含多个锌指的C2H2型锌指结构蛋白（maC2H2）
该组锌指蛋白含有4个或以上的锌指结构域，一些蛋白含有30个以上的锌指，各锌指间的间隔较均匀，TFⅢA是该类型锌指蛋白的代表，虽然该组锌指蛋白具有多个锌指结构，但并非每个锌指都可以与DNA结合。

TFⅢA含有 9个串联排列的锌指，对非洲爪蟾TFⅢA序列的研究显示其锌指具有如下特征[21]：（1）各锌指之间除了亮氨酸与苯丙氨酸外，其余氨基酸无明显的同源性，这两个氨基酸对于维持锌指的构象是必需的，但对锌指的配体结合特性无影响；（2）在8个锌指接头中只有锌指1与2以及锌指2与3之间具有典型的保守序列，分别为TGEKP和
TGEKN；（3）锌指5与6以及锌指6与7之间的接头非常短（图3）。

(3) 锌指成对间隔排列的C2H2型锌指蛋白（spC2H2）
该类锌指蛋白的特征为锌指结构成对出现，各锌指对之间存在一定的间
隔 ,Tramtrack(TTK)是该类锌指蛋白的代表之一[22]，该蛋白是果蝇进化基因fushi-tarazu的转录调节基因，具有两个C2H2锌指，位于蛋白的羧基端。

图3：TFⅢA序列锌指特征
GRAPH 3.TFⅢA zinc finger characteristics
2.2 C4型锌指
C4型锌指（Cys2/Cys2型锌指），即4个Cys与一个锌离子结合，这类锌指常见于一些类固醇受体中，如雌激素受体，皮质唐受体中等。

C4型锌指家族包括锌纽（2 Zn2/Cys4，zinc twist）和锌带（Zn/Cys4，zinc ribbon）两类。

锌纽锌指由8个保守的Cys 残基与2 个Zn2＋分别组成2个四面体配位结构，形成了一个纽形的DNA识别位点。

它主要包括GATA 蛋白[23]、LIM 蛋白[24]及核激素受体蛋白。

6种GATA 结合蛋白GATA-1～GATA-6 以双锌指区域与它们靶基因调控区的保守序列（A/T）GATA（A/G）结合[25]。

锌带锌指由3条反平行的β折叠组成，以TFⅡS为代表。

与C2H2型锌指不同，C4型锌指以二聚体方式与DNA结合。

通常，同源二聚体识别靶基因的反向重复序列，而异源二聚体结合正向重复序列。

2.3 C6型锌指
C6型锌指蛋白主要包括一些真菌转录调控因子，研究最多的是酵母转录激活因子GAL4。

该蛋白包含一个由6个半胱氨酸围绕着2个锌离子而形成的DNA 结合区
[27]又称锌簇（Zn
2/Cys6，zinc cluster）。

这类转录因子的特点在于其只有一个锌指区域，但是却可以结合2个锌离子。

C6型锌指蛋白能够以单体、二聚体的方式与DNA结合[28-30]。

3 锌指蛋白调控机理
锌指通过与靶分子DNA、RNA、DNA-RNA杂交分子的序列特异性结合以及自身或其他锌指蛋白结合而在转录和翻译水平上调控基因的表达[31]。

3.1 对DNA靶序列的识别
锌指蛋白能特异性的识别DNA，主要是由其DNA结合域具有与DNA爽螺旋互补的特殊表面结构，依靠其指型空间结构深入到DNA双螺旋的大沟内，通过α螺旋与DNA碱基发生特异性接触。

锌指与DNA结合时必须满足如下条件：（1）锌指蛋白的α螺旋位于大沟；（2）锌指蛋白携带正电荷的区域接近磷酸骨架；（3）锌指间的接头结构相对固定[32]。

大多数C2H2型锌指蛋白都含有一个连接相邻锌指的高度保守的接头（linker）序列TG(Q/E)KP。

接头序列通过氢键与相邻锌指的α螺旋羧基末端结合，称为“羧基端加帽”（C-capping）。

SWISSPROT数据库中显示[33]，70%以上的接头序列可以形成这样的“帽子”结构，说明DNA结合诱导的α螺旋加帽在锌指蛋白的功能上起着重要的作用。

锌指DNA结合模型假设接头序列的稳定性促进了锌指蛋白结合DNA时的移动。

一旦锌指蛋白在寻找其结合的同源位点时遇到正确的DNA序列，接头结构就会随之发生变化，形成“弹簧锁”结构，使处于正确位置的锌指能够与DNA双螺旋表面的大沟发生最佳结合[34]。

3.2 与RNA相互作用
锌指不仅能与DNA发生相互作用，也能识别RNA，如TFⅢA 既可以与5SrDNA
结合，也可以与该基因的转录产物5SrRNA结合形成7SrRNA 复合物[35]。

TFⅢA有9个串联排列的锌指，锌指4-6识别结合5SrRNA，而锌指1-3负责结合DNA。

TFⅢA中α螺旋主要参与DNA发生相互作用，而对于RNA的识别，磷酸骨架接触起主导作用。

噬菌体显示试验证明[36]，在TFⅢA中，锌指4-6使用与DNA结合相似的α螺旋识别RNA，但是对于与RNA结合,α螺旋的-1、+2位更为重要。

3.3 与DNA-RNA杂交双链分子特异性结合
转录激活因子SP1 是tC2H2型锌指蛋白，主要通过调控富含GC启动子的基因
表达，参与调节细胞功能，如细胞增生、凋亡、分化和肿瘤形成[37]。

SP1可以和 19 bp 的DNA双链分子在一定的条件下结合，DNA-RNA 杂交双链分子（DNA 链富含 G）与SP1有相似稳定的结合。

但是，DNA-RNA杂交分子（RNA 链富含G）和 RNA-RNA 双链分子的结合强度分别只有前者的1/10 和1/100。

用人为设计的锌指蛋白ZF-QQR和核酸结合，发现ZF-QQR和DNA-RNA杂交双链分子的结合强度是它与双链 DNA 分子结合强度的 5 倍，是与相应的SP1位点结合强度的100倍。

以上结果说明锌指蛋白与杂交双链 DNA-RNA分子的作用是序列特异性的，并且是链特异性的[38]。

3.4 锌指之间的相互作用
锌指也可与其他蛋白发生蛋白-蛋白的相互作用，通过这种相互作用，进而影响锌指结合 DNA 的性质。

如GAL4正是通过其两分子的GAL4蛋白结合发生二聚化作用而与DNA发生相互作用的[39]。

Ikaros 是一类典型的maC2H2锌指蛋白[40]，在淋巴细胞的发育中起着重要作用。

Ikaros 含有6个类Krüppel（属于tC2H2型锌指蛋白）锌指结构域，其中氨基端（N 端）4个可以结合序列特异性 DNA，而羧基端（C 端）的2个锌指可以形成同源二聚体。

定点突变试验证明[41]，半胱氨酸和组氨酸是形成同源二聚体双锌指区域所必需的，并且该双锌指区域可以增强其N端4个锌指与靶序列GGGAA 的结合。

Ikaros 还有2个同源蛋白Alios ,Helios，这3种蛋白既可以自身发生相互作用形成同源二聚体，也可以形成异源二聚体[42]。

这类蛋白的寡聚化作用使它们可以与 DNA 结合，激活启动子中具有 GGGAA 序列的基因，进而激活该基因的表达。

4 逆境相关的锌指蛋白
近年来，真核生物基因的表达调控是分子生物学研究的热点和前沿，真核生物的基因调控主要在转录水平上进行的。

调控DNA转录的转录因子蛋白类型有：螺旋-转折-螺旋（helix-turn-helix），亮氨酸拉链（leucine zipper），锌指蛋白（zinc finger protein）和β带（β-ribbon），其中锌指蛋白是真核生物中最普遍存在的一类DNA结合蛋白。

许多转录因子具有“锌指”结构域，通过与特定的靶DNA或靶蛋白结合负责调控基因的表达[43]。

这类转录因子是与DNA序列中的TATA盒/启动子结合的，故称为TATA结合蛋白。

植物基因组中有相当一部分基因参与对环境变化的信号转到或转录调控，切往往是以家族的形式出现。

如拟南
芥中约有1500种转录因子,分属于各种基因家族；其中有105种C2H2型锌指蛋白, 含锌转录因子占转录因子总22%[44]。

迄今为止，锌指蛋白转录因子已被证明参与了一些重要的生理调控过程,在抵御干旱、盐渍、冷害等逆境胁迫方面具有重要作用(表1)。

4.1 与盐胁迫有关的锌指蛋白
Lippuner 等(1996) 利用酵母盐敏感突变体, 采用功能互补技术从拟南芥cDNA 文库中筛选到一个典型的C2H2型双锌指结构的转录因子STZ,该基因是真核生物中发现的第一个耐盐胁迫的锌指蛋白转录因子,STZ 的表达能够消除钙调磷酸酶缺失酵母的盐敏感性,并且它在调控下游与耐盐性有关基因的表达中可能起关键作用；在NaCl 处理时拟南芥根部的STZ 和STZ 的类似物表达量升高[45]。

Sakamotod 等(2000) 研究STZ以及拟南芥其他3个C2H2双锌指蛋白AZF1、AZF2、AZF3, 发现在高盐胁迫下, 这4个锌指蛋白基因的表达量都增加, 而AZF2 的表达延迟, ABA 处理后发现只有AZF2 表达量增加。

因此,认为AZF2 可能是参与依赖与ABA的信号途径中的调节因子, 而其他3个可能不参与依赖于ABA 的信号途径[47]。

表1.一些与逆境相关的植物锌指蛋白
TABLE 1.Zinc finger protein associated with adversity
●蛋白名称●基因号●锌指
数
●功能描述●植物
●AZF3
●STZ/ZAT
●ZAT12/RHL41 ●OSZFP1
●OSISAP1
●ZPT2-2
●ZPT2-3
●SCOF1
●ZFOC5
●BFL1-2
●TOBA1 ● A t5g43170
● A t1g27730
● A t5g59820
● A F171223
● A F140722
●D26083
●D26086
●U68763
● B Q739875
●AL749962
●CO267871
● 2
● 2
● 2
● 2
●-
● 2
● 2
● 2
●-
●-
●-
●盐、冷诱导
●盐、冷诱导
●光、氧胁迫
●盐诱导
●盐、干旱、冷抗性
●胁迫相关
●干旱胁迫相关
●耐冷
●干旱、盐诱导
●干旱诱导、耐盐
●渗透胁迫诱导
●拟南芥
●拟南芥
●拟南芥
●水稻
●水稻
●矮牵牛
●矮牵牛
●大豆
●大麦
●松树
●烟草
●NATTO3 ●DUR1-2 ●BEET2-2 ●BEET2-3 ●CF369279
●CB074315
●BI543265
●BI543239
● 2
●-
● 2
● 2
●渗透胁迫诱导
●伤病诱导
●非生物胁迫诱导
●非生物胁迫诱导
●马铃薯
●无梗花栎
●甜菜
●甜菜
注：“-”表示未知或没有
王东等(2002)从棉花( Gossypium hirsutum) 花瓣cDNA文库中随机挑选部分克隆, 经测序发现一个与拟南芥耐盐锌指蛋白基因同源的cDNA(CSTZ) ,含典型的植物双锌指(Cys2/His2) 结构区。

Northern杂交证实, CSTZ的表达随棉花幼苗钠盐处理浓度的升高而增强。

在棉花花龄期, CSTZ基因在叶片、根、花瓣和花药组织中大量表达, 在柱头组织中表达相对较弱[48]。

黄骥等( 2002) 分离了水稻(Oryza sativa) 的C2H2型锌指蛋白基因, 序列分析表明它们与STZ的锌指区有高度的同源性, 盐诱导下表达量显著增强[49]。

Mukhopadhyay等( 2004)通过水稻cDNA克隆得到一个编码锌指蛋白基因OSISAP1, 它编码含Cx2-4Cx9-12 Cx2Cx4Cx2 Hx5 HxC序列的共164个氨基酸的锌指蛋白。

过量表达OSISAP1,可使转基因烟草耐盐性、耐旱性和耐冷性提高[50]。

Li等( 2001) 从盐胁迫诱导下分离得到了下调的OSZFP1基因编码一个145氨基酸的有3个可能的C2C2型锌指结构域,OSZFP1在水稻芽的表达量要比在根部高,对芽6小时的盐胁迫处理后OSZFP 1表达量下降。

在根部3小时的盐胁迫处理后OSZFP 1表达量下降；另外，外源ABA可明显降低OSZFP 1在芽部的表达[51]。

孔瑾(2004) 构建了35S启动子的OSZFP 1基因的植物表达载体,并将其转入拟南芥和水稻愈伤组织中以过量表达OS-ZFP 1基因。

转基因的拟南芥植株和水稻愈伤组织对盐处理的敏感性都比野生型要高。

这一结果表明OSZFP 1基因可能编码一种负调控蛋白, 它可能抑制某些盐诱导基因的表达。

在ABA处理下,转基因拟南芥植株比野生型植株抽苔晚,说明OSZFP 1基因的作用可能受ABA调节[52]。

4.2 与冷胁迫有关的锌指蛋白
低温能够诱导植物体内一些锌指蛋白基因发挥作用, 使植物耐受低温胁迫。

Alexander 等(1999) 发现在冷胁迫下,转ZPT2-2：LUC 基因的矮牵(Petunia hybrida Vilm) 叶片中该基因受冷诱导[53],ZPT2-3亦受冷诱导表达[54],但是没有报道转基因植物是否更加耐受低温胁迫。

Sakamoto 等(2000)研究冷诱导下STZ 及拟南芥其他3个C2H2双锌指蛋白基因A ZF1、A ZF2、A ZF3 的表达情况, A ZF1、A ZF3 和STZ 的表达获得增强, 而AZF2的表达没有显著变化[47]。

Kim 等(2001)从大豆(Glycine max)中通过cDNA 克隆得到一个编码C2H2型锌指蛋白基因SCOF-1，SCOF-1 是由低温和ABA诱导的核定位的锌指蛋白基因, SCOF-1 组成型过量表达诱导COR 基因的表达并且增强未经抗寒锻炼的转基因拟南芥和烟草( Nicotiana tabacum)的抗寒能力, 冷害后的SCOF-1 转基因植株比对照恢复的快, 并且发现T2代的SCOF-1转基因拟南芥仍能稳定诱导表达冷调节基因如COR15a, COR47和RD29B 在非低温下表达。

有趣的是, SCOF-1 显著增强SGBF-1 体外绑定ABRE 序列的活性, 酵母双杂交系统实验证明SCOF-1 和SGBF-1 之间能相互作用,蛋白与蛋白之间的作用对于ABRE 参与冷调节基因的表达以增强抗寒能力是非常重要[55]。

Mukhopadhyay 等( 2004) 研究表明转OSI-SAP1基因的烟草在低温条件下, 明显表现出较强的抗寒能力如叶片较深绿, 而且转入正常条件下转基因植株恢复较快[50]。

4.3 与干旱胁迫有关的锌指蛋白
干旱能诱导矮牵牛ZPT2-2的表达[53]，于ZPT2-2(后重新命名为EPF2-5)的同源性, Sugano等(2003)分离到干旱上调基因ZPT2-3( 后重新命名EPF2-7)；ZPT 2-3 由冷、干旱、茉莉酸和重金属诱导而不是由ABA诱导。

在干旱胁迫下过量表达ZPT 2-3的转基因矮牵牛表现出明显的抗旱性[54]。

Mukhopadhyay 等( 2004) 验证了OSI SAP1的转基因烟草较野生型抗旱性明显增强。

Sakamoto 等( 2004) 利用绿色荧光蛋白融合基因的瞬时表达显示了AZF1、AZF2、AZF3 和STZ 的核定位区,
以RNA 凝胶电泳技术分析这些基因在逆境下的诱导表达情况, 发现A ZF2 和STZ 由干旱、高盐、冷和ABA 诱导显著, 而且这两个基因在叶中的表达量比在根部高, 转STZ 基因的拟南芥表现出较强的抗干旱能力, 并且转基因植株有矮化现象[56]。

4.4 与氧胁迫有关的锌指蛋白
抗坏血酸过氧化物酶1(Apx1)是植物体内H2O2的一个重要的清除剂。

在活性氧类( reactive oxygen species,ROS)存在时,有一些转录因子如MYB、WRKY、热激因子和多种类型锌指蛋白的含量增加,它们共同参与维持ROS的稳定含量[57]。

Rizhsky等( 2004) 发现拟南芥Apx1 缺失突变体中, H2O2含量升高后,转录因子ZA T12、ZA T7和WRK Y25 的表达量同时增加；ZAT12 和ZAT7 转基因植物增强
了耐氧胁迫能力,而WRKY25 转基因植物耐氧胁迫能力并没有增强；验表明:虽然转ZA T12、ZA T7 或WRK Y25 的转基因植物并不能使Apx1表达量增加, 但是缺乏ZA T12 的植物对高H2O2含量反应比野生植物更敏感[58]。

Epple 等( 2003) 研究发现, 拟南芥的两个锌指蛋白Lsd1,Lol1 参与ROS的信号传导和控制细胞程序性死亡[59]。

4.5 强光胁迫下有关的锌指蛋白
正常生长的野生拟南芥对强光的耐受能力是很弱的, 植物能够耐受强光的能力与光照时间、光质有一定关系。

Lida 等( 2000) 在拟南芥中通过cDNA 克隆得到一个编码C2H2型锌指蛋白基因RH L41,ZA T12 和RH L41是具有相同结构的同一基因。

过量表达RHL41的转基因植物，耐强光能力明显增强,表现为形态上的剧烈变化如栅栏薄壁组织增加、花青素和叶绿素含量的增加[60]。

与强光胁迫有关的锌指蛋白研究还较少,该领域工作有待加强。

5 锌指蛋白应用前景与展望
逆境条件能诱导许多逆境相关的转录因子的表达，这些转录因子能激活许多抗逆功能基因同时表达,提高植物的抗逆性。

在改良植物的抗逆性方面,人们利用多类转录因子做了很多的尝试[61-63]。

锌指是识别特定碱基序列的一种普遍性的转录因子结构,通过基因工程技术过量表达一些锌指蛋白可以提高植物的耐非生物胁迫能力,如Kim 等( 2001) 把大豆锌指蛋白基因SCOF-1 转入拟南芥和烟草,转基因植株的抗寒能力显著增强[52]；sugano等( 2003)获得锌指蛋白ZPT 2-3 的转基因矮牵牛表现了对干旱胁迫能力的增强[48]；Mukhopadhyay 等( 2004) 将水稻锌指蛋白基因OSISAP1 转入烟草表现出对高盐、干旱和低温的抗性增强[49]。

纵观这些与抗逆有关植物锌指蛋白的作用, 我们不难发现通过导入一个抗逆植物锌指蛋白基因, 可以促使多个抗逆功能基因发挥作用, 从而为人们提供了一个利用植物锌指蛋白基因进行分子育种的途径。

目前人们已经发现许多植物锌指蛋白基因, 但是尚有很多的植物锌指蛋白基因功能并不很清楚, 需要进一步的深入研究。

Guan 等( 2002) 设计了一个人造锌指蛋白, 它拥有6个C2H2锌指基序, 该锌指蛋白能特异调控花发育基因AP3的表达, 此锌指蛋白的过量表达导致植株不育[64]。

试想未来人们搞清更多植物锌指蛋白基因的奥秘之后, 可以根据需要设计预想的人工锌指蛋白基因; 那么锌指蛋白基因将在植物抗逆基因工程改良方面
显示出巨大潜能。

结束语
目前对锌指类蛋白的研究主要集中在进一步确定与基因表达和调控密切相关的锌指蛋白，并对其结构进行分析，建立其与DNA 相互作用的模型。

随着对锌指蛋白结构和功能研究的不断深入，有望通过设计更多人工锌指蛋白来研究目的基因的表达调控与核酸以及蛋白质的相互作用。

现如今，随着全球对各种植物锌指蛋白研究的深入、植物基因组数据库不断完善、生物信息学不断发展，根据不同植物的锌指蛋白的氨基酸保守序列，再结合cDNA 文库技术可以分离出更多具有抗非生物胁迫相关的锌指蛋白基因。

通过成熟的基因工程技术，将相应的锌指蛋白转入经济作物中，对提高经济植物各种非生物胁迫抗性、稳定性、生长以及产量有非常重要的意义，对农业生产和经济发展都会做出巨大贡献。

参考文献
[1] Miller J.McLachlan AD Klug .A.Repetitive zinc-binding domainsin the protein
transcription factor ⅢA from Xenopus oocytes [J].EMBO J,1985,(4):1609~1614.
[2] Lee M S,Gippert G P,Soman K V,etal. Three-dimensional solution structure of a。