适配体技术及其在植物科学研究中的应用 植物学报    2023, 58 (6): 935-945.   DOI: 10.11983/CBB23050

图2 通过人工合成多肽适配体库筛选靶蛋白最适多肽适配体流程
利用人工合成肽库的方式, 体外筛选得到与靶蛋白结合的最适多肽适配体。在体外向植物表面喷施多肽适配体, 多肽适配体进入植物细胞, 影响靶蛋白与其它蛋白的相互作用, 从而抑制靶蛋白的功能。

正文中引用本图/表的段落

通过植物功能基因组学技术获得目标性状的控制基因并阐明其核心功能是基因工程研究的基础(王建武等, 2022)。目前, 反向遗传学技术被广泛应用于植物研究, 如RNA干扰、病毒介导的基因沉默、过表达和基因编辑都是通过对基因表达量的改变或对基因结构的破坏而实现(王田幸子等, 2021; 谢先荣等, 2021)。公丕昌等(2010)提出了多肽配体技术在植物功能基因组学中的应用前景、核心技术体系和风险应对策略, 认为多肽适配体作为DNA或RNA水平以外的补充策略, 有助于扩展植物生物技术的分子工具种类。2014年, Gong等(2014)首次将多肽适配体应用于植物基因功能研究。MAGO和Y14是外显子拼接复合体的2个核心成员, 在真核生物中形成必需的MAGO-Y14异源二聚体。以水稻MAGO蛋白为诱饵筛选人工合成的富含16个氨基酸的多肽适配体库, 得到与之特异互作的适配体PAP。研究结果表明, PAP与MAGO优先形成PAP-MAGO异源二聚体, 竞争性地干扰MAGO-Y14二聚体形成。PAP过表达水稻植株的表型与OsMAGO-和OsY14-RNAi类似, 表明多肽适配体技术与RNAi类似, 都可以作为研究植物靶基因/蛋白质功能的有力工具。2018年, Hao等(2018)在过去工作的基础上, 综述了多肽适配体技术的产生、发展过程、在植物“正向遗传学”和“反向遗传学”策略中的研究进展以及在作物育种中的应用前景, 并提出了可行的技术路线和对策。最新研究显示, 使用农杆菌介导法将病毒载体传递到植物中, 利用RNA病毒扩增潜力, 建立了“喷一喷”就可以改变重要农艺性状的技术(Torti et al., 2021)。蛋白质是绝大多数基因的最终产物和功能单位, 那么能否特异地在蛋白质水平上进行干扰来直接验证靶基因功能? 人工多肽适配体作为一种“诱变剂”能够特异结合靶蛋白并打破原有的蛋白互作模式, 从而达到敲除其生物学功能的目的(Hoppe-Seyler et al., 2004; 公丕昌等, 2010; Hao et al., 2018)。该技术不破坏基因/蛋白结构、不降解mRNA、特异性强、氨基酸序列随机组合, 可直接在蛋白质水平起作用(图2)。在后续研究中, 有望在利用多肽适配体的基础上, 通过“喷一喷”的施用方式, 助力植物种质资源的获取, 培育植物优良性状。

本文的其它图/表

• 图1 适配体的分类、筛选及其作用靶标
  适配体分为核酸适配体和多肽适配体两类。核酸适配体包括DNA适配体和RNA适配体, 筛选方式主要包括配体指数富集系统进化(SELEX)技术以及基于SELEX的微流控芯片技术、镜像筛选技术和计算机建模筛选等。多肽适配体的筛选方式主要包括噬菌体展示技术、化学合成随机多肽库筛选和分子对接模拟筛选等。适配体的靶标主要包括细胞、细菌、病毒、DNA、RNA和蛋白质等。