PROTEIN VÀ TÍNH CHỊU HẠN
3.2.2.5. Biến đỗi sau dịch mã
Phần lớn các dehydrin đều chịu sự biến đổi sau dịch mã, trong đó,
sự phosphoryl hóa là sự biến đổi lớn nhất. Hiện tượng này lần đầu tiên
được tìm thấy ở protein DHN1/RAB17 (dạng YSK;) ở ngô. Vùng chịu sự phosphoryl hóa này chính là đoạn S vị trí gốc amino acid từ 66-69, tiếp theo là 3 gốc amino acid có tính acid (EEE) và các gốc amino acid có
tinh base (RRKK) — con gọi là vùng tín hiệu định vị nhân ở các loại tế bào động vật, nắm men và vi khuẩn khác nhau. Ba gốc EEE là vị trí gắn
của protein kinase CK2 xúc tác cho quá trình phosphoryl hóa này. Đột
biến vùng này sẽ làm giảm lượng RAB17 trong nhân.
Sự biến đổi sau dịch mã này con tim thay trong protein TAS12 (dạng YSK¿) ở ca chua va protein ERD12 (dang SK2) 6 Arabidopsis. Day là quá trình rất phức tạp, ở mỗi loài khác nhau đều không giống nhau.
Protein TAS12 (dạng YSK;) ở cà chua và potein RAB2I ở lúa nước đều
là dạng YSK¿, có vị trí gắn cho CK2 và vùng RRKK, nhưng không phát
hiện thấy những dehydrin này trong nhân tế bào. Protein RABI8 &
97
Arabidopsis (dạng YnSK›) có đoạn S, RRKK và vị trí gắn cho CK2, tổn tại cả trong nhân và tế bào chất nhưng chưa phát hiện thấy sự phosphoryl hóa trên phân tử protein này.
3.2.2.6. Chức năng của dehydrin
Dehydrin được tìm thấy trong nhiều mô tế bào ở điều kiện cực đoan và được dự đoán có chức năng bảo vệ tế bào khi mất nước. Tuy vậy, sự có mặt của chúng trong các mô tế bào khác nhau suốt quá trình phát triển bình thường của cơ thể cho phép đưa ra các giả thiết nhất định về chức năng của chúng trong quá trình này. Câu hỏi chính ở đây là mỗi loại dehydrin có chức năng gì trong quá trình đó? Ngày nay, một số đặc tính của dehydrin đã được phát hiện in viro trong tế bào chịu lạnh, gắn với lipid, kim loại và loại bỏ các dạng oxy hoạt hóa (ROS).
Kha nang gan voi protein va lipid
G dang tinh sach, dehydrin được xem như không có cấu trúc đặc hiệu, nhưng chúng có thể hình thành cấu trúc khi tương tác với phân tử đích cần được bảo vệ. Theo những phân tích gần đây, cấu trúc bậc 2 của đoạn K là vòng xoắn œ lưỡng cực có thể gắn với lipid. Cấu trúc này tương tự như các phân tử apolipoprotein và œ-synuclein màng có chức năng vận chuyên lipid. Điều này giả định khả năng của đehydrin có thể liên kết với các phân tử phospholipid giếng như apolipoprotein, hoặc liên kết với mặt ky nước của các phân tử protein bị biến tính một phần với chức năng tương tự như các protein môi giới phân tử: Hsp60 và Hsp70.
Do vậy, đehydrin có thể có chức năng ổn định màng tế bào trong điều kiện mắt nước hoặc tham gia tạo cấu hình đúng cho các protein đã bị
biên tính khi gặp các yếu tố cực đoan.
Khả năng gắn với ion kim loại, ngăn ngừa ROS
Các dehydrin của cây thuốc họ Cam Citrus unshiy — protein
CuCOR19 (dang K3S) va CuCOR15 (dạng KS) — đều có khả năng gắn
với ion kim loại như Fe”, Co®*, Ni2*, Cu*, Zn**, trong đó, Cu?" là được gắn tốt nhất. Những ion Mg”, Ca?” và Mn?* không gắn với protein này.
Trong câu trúc của protein CuCOR15 có vùng với trình tự amino acid 98
HKGEHHSGDHH là vị trí gắn của các ion kim loại, chủ yếu là nhờ các
gốc His. Các ion kim loại thường có khả năng tạo ra các ROS, việc liên kết với các ion kim loại của các dehydrin này có thê ngăn ngừa được tác dụng của chúng và gián tiếp loại bỏ được ảnh hưởng bất lợi của ROS khi sinh ra trong tế bào.
Các dehydrin của Arabidopsis nhu protein RAB18, LTI29, LTI30
COR47 có khả năng gắn với ion Cu?” và Ni”, ngoài ra protein LTI30 còn gắn được với ion Co?" và Zn””. Khả năng này có thể lý giải do cầu trúc
những dehydrin này có chứa nhiều gốc His. Protein WCOR410 của lúa mỳ cũng có khả năng gắn với ion.
Khả năng chịu lạnh
Một số gen dehydrin được phân lập khi gặp lanh gid. Gen Dhn! cua đậu tằm liên quan đến khả năng chịu lạnh của hạt đang nảy mầm. Gen Dhn5 (dang Ko), Dhn8& (dang SK3), Dhn1J(dang Y2SK2) của dai mach đều có sản phâm phiên mã rõ rệt khi gặp lạnh. Gen BpuDhn2 mã hóa cho dehydrin (dạng SK¿) của cây bư lô (Betula pubescens Ehrh.) biểu hiện
mạnh trong điều kiện lạnh. Gen 8pii36, mã hóa cho dehydrin 36-kD có
tinh acid dang SK2 tir cay bu 16 (Betula pendula cv Roth). Dehydrin 33-
kDa giống với protein RAB16 nằm chủ yếu trong té bao chat cy bu 16 có khả năng gắn với œ-amylase khi gặp lạnh. Giả thuyết cho rằng
œ-amylase tham gia vào quá trình chuyển hóa tỉnh bột tăng cường khả năng chịu lạnh của cây. Các dehydrin có khả năng gắn với œ-amylase, bảo vệ enzyme này và sẽ tăng cường khả năng chịu lạnh cho cây.
Trong điều kiện nhiệt độ thấp, các gen mã hóa cho protein RAB18,
COR47, LTI29 va LTI30 6 Arabidopsis đều có biểu hiện, ngoài ra, còn thấy sự dịch chuyển của protein LTI29 (đạng s5) đến vùng gần màng
tế bào.
Protein CuCOR19 (dạng KạS) bảo vệ phức enzyme cafalase và
lactate dehydrogenase khỏi lạnh giá. Chúng có hiệu quả hơn các hợp chất
nhy sucrose, glycine betaine va proline. Nghiên cứu cấu trúc bậc hai cho
thấy chúng có dạng cuộn ngẫu nhiên trong dung địch, tạo khả năng làm
99
thành lớp phủ trên bề mặt của các phức, ngăn chặn chúng phân ly thành
các tiểu đơn vị bị biến tính khi gặp lạnh.
Khả năng chịu hạn, chịu mất nước
Phần lớn các dehydrin đều được tổng hợp khi cảm ứng với điều kiện mất nước. Protein RAB18 ngăn ngừa sự mắt nước trong tế bào khí không ở lá, còn protein LTI29 va ERD14 tang cường giữ nước trong rễ.
Khi gặp hạn hoặc bị mắt nước, chúng đều được tổng hợp với lượng đáng kể ở Arabidopsis.
Nghiên cứu biểu hiện trên mRNA trong các điều kiện cực đoan bang Real-time-PCR cho thấy các gen HaDhni cua cay hoa hướng dương đều xuất hiện khi mắt nước. Biểu hién gen HaDhn2 nay khi bi mat nước trong cây hoa hướng dương chịu hạn mạnh hơn cây không chịu hạn. Trong nghiên cứu tương tự, protein DHN13 (dạng KS) của đại mạch có trong hầu hết các mô tế bào ở điều kiện bình thường cũng như hạn, lạnh và xử lý ABA, còn protein DHN4 của cây này chỉ có-trong hạt và khi xtr ly ABA va mat nuéc. Gen Dhn10 (dang YSK3) ít cảm ứng với ABA, còn các gen dehydrin khác của dai mach nhu Dhn/ (dang YSK2), Dhn2 (dang YSK3), Dhn3 (dang YSK2), Dhn4 (dang YSK2), Dhn6 (dang Y2SK3) va Dhn9 (dạng YSK;) đều có sản phẩm phiên mã rõ rệt khi mất nước và xử lý ABA.