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AbstractZinc 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。