Acp3,全称为酸性磷酸酶3,是一种在多种生物体中存在的蛋白质,其在不同物种中的功能和作用机制存在差异。在兔(Oryctolagus cuniculus)中,Acp3基因呈现多态性,具有三种等位基因(ACP3*1、ACP3*2和ACP3*3),其中ACP3*1最为常见,而ACP3*2主要在驯养品种和法国南部野兔中发现,ACP3*3则是葡萄牙野兔的典型特征。这些等位基因的地理分布与兔属的亚种分化水平相一致[1]。
在海洋和淡水无脊椎动物中,ApeC结构域是一种新发现的蛋白质结构域,具有多种功能。研究发现,棘鱼中的Acp1和Acp2能够与细菌细胞壁结合,在免疫中发挥作用。进一步的研究发现,Acp3和Acp5这两种棘鱼中的Acp蛋白也具有结合细菌和酵母的能力,并表现出凝集活性,但无杀菌活性。这些研究结果表明,Acp蛋白在无脊椎动物中具有保守的结构和功能,包括结合微生物和信号传导调节[2]。
在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中,Acp3基因的突变会导致正磷酸盐可抑制的酸性磷酸酶活性的降低或缺失。这些突变是隐性的、渗漏的,并且对已知的酸性磷酸酶II合成的所有调节基因(acp4、acp80、acp81、acp82、acp83和acp84)的构成性突变具有上位性。Acp3基因与这些调节基因没有连锁,但它与结构基因pho1紧密连锁。Acp3基因的突变可能导致同时缺乏正磷酸盐可抑制和构成性酸性磷酸酶的活性。关于Acp3基因的作用,有两种假设:它控制可抑制酸性磷酸酶合成的正因子或酶的结构[3]。
在油菜(Brassica napus)中,研究发现乙酰化修饰可以调节油酸代谢。Acp3基因的乙酰化修饰与油酸含量呈正相关。研究还发现,乙酰化修饰可以通过影响酰基-ACP3相关基因BnaACP363K的表达来调节油酸代谢[4]。
在油棕榈(Elaeis guineensis)中,研究发现油棕榈脂肪酸合成基因(SAD1和ACP3)在油合成期间的表达水平较高。SAD1和ACP3启动子含有植物激素响应、光响应、非生物因素/损伤响应、内胚层特异性和果实成熟/成熟调节元件。进一步的分析发现,GCTTCA是一个新的顺式作用元件,存在于SAD1启动子中,并参与调节油棕榈果肉特异性的表达[5]。
在苹果(Malus domestica)中,FB_MR5是一种核苷酸结合域和富含亮氨酸重复蛋白,能够识别细菌火疫病原体Erwinia amylovora分泌的半胱氨酸蛋白酶效应蛋白EaAvrRpt2。研究发现,FB_MR5通过EaAvrRpt2介导的MdRIN4(Malus domestica RIN4)的切割产物的C端片段(ACP3)被激活。此外,研究发现,MrMR5和MbMR5这两种来自不同野生苹果种类的FB_MR5蛋白,在N. benthamiana中的表达和功能存在差异。这些结果表明,FB_MR5蛋白的天然变异体可能具有细胞死亡诱导活性和不同的效应蛋白识别机制[6]。
在溶组织内阿米巴(Entamoeba histolytica)中,研究发现ACP1是一种独特的半胱氨酸蛋白酶基因,仅存在于致病性菌株中。ACP1基因的表达与致病性菌株的蛋白酶表达和活性以及细胞病变效应相关。此外,研究发现,ACP1基因的氨基酸序列与活化的巨噬细胞和侵袭性癌细胞释放的半胱氨酸蛋白酶具有同源性,这表明组织侵袭机制可能具有进化上的保守性[7]。
在植物中,酰基载体蛋白(ACPs)在植物细胞的光合体和线粒体中发挥重要作用。研究发现,ACPs基因家族在植物中具有保守的结构和功能,包括在脂肪酸合成中的作用。此外,研究发现,ACPs基因的表达模式与脂肪酸代谢相关,并且ACPs基因的乙酰化修饰可以影响脂肪酸代谢[8]。
在阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)中,研究发现ACP3是一种关键基因,其表达水平与CPAP治疗的效果相关。此外,研究发现,ACP3的表达与单核细胞浸润相关,而单核细胞浸润与OSA的缓解相关。这些结果表明,ACP3基因可能在OSA的发生和发展中发挥重要作用[9]。
综上所述,Acp3基因在不同生物体中具有多种功能,包括结合微生物、调节脂肪酸代谢、参与免疫反应和影响细胞死亡诱导活性等。此外,Acp3基因的表达和功能可能受到多种因素的影响,包括基因多态性、乙酰化修饰和细胞因子等。深入研究Acp3基因的功能和作用机制,有助于我们更好地理解其在生物学过程中的作用,并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Branco, M, Ferrand, N. . Genetic polymorphism of rabbit (Oryctolagus cuniculus) tissue acid phosphatases (ACP2 and ACP3). In Comparative biochemistry and physiology. Part B, Biochemistry & molecular biology, 120, 405-9. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9787802/
2. Li, Jin, Li, Yuhui, Fan, Zhaoyu, Xu, Anlong, Huang, Shengfeng. 2021. Two Amphioxus ApeC-Containing Proteins Bind to Microbes and Inhibit the TRAF6 Pathway. In Frontiers in immunology, 12, 715245. doi:10.3389/fimmu.2021.715245. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34394119/
3. Kozhin, S A, Samsonova, M G, Maarich, M A, Smirnov, M N. . [Genetico-biochemical study of the acid phosphatases of Saccharomyces cerevisiae yeasts. X. Analysis of mutations arising in gene acp3]. In Genetika, 16, 408-17. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6995224/
4. Jia, Xiaojiang, Xiong, Xinghua, Chen, Hao, Cheng, Qian, Zhang, Zhenqian. 2022. Promising Novel Method of Acetylation Modification for Regulating Fatty Acid Metabolism in Brassica napus L. In Biology, 11, . doi:10.3390/biology11040483. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35453683/
5. Hanifiah, Farah Hanan Abu, Abdullah, Siti Nor Akmar, Othman, Ashida, Hasnulhadi, Hasnul Abdul Hakim, Munusamy, Umaiyal. 2018. GCTTCA as a novel motif for regulating mesocarp-specific expression of the oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) stearoyl-ACP desaturase gene. In Plant cell reports, 37, 1127-1143. doi:10.1007/s00299-018-2300-y. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29789886/
6. Kim, Haseong, Kim, Jieun, Kim, Minseon, Park, Jong Taek, Sohn, Kee Hoon. 2024. Comparative analysis on natural variants of fire blight resistance protein FB_MR5 indicates distinct effector recognition mechanisms. In Molecules and cells, 47, 100094. doi:10.1016/j.mocell.2024.100094. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39029627/
7. Reed, S, Bouvier, J, Pollack, A S, Hagblom, P, Gillin, F. . Cloning of a virulence factor of Entamoeba histolytica. Pathogenic strains possess a unique cysteine proteinase gene. In The Journal of clinical investigation, 91, 1532-40. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8473498/
8. Yang, Xuezhen, Liu, Xiaoxue, Zhou, Yanchen, Song, Jian, Qiu, Lijuan. 2020. New insights on the function of plant acyl carrier proteins from comparative and evolutionary analysis. In Genomics, 113, 1155-1165. doi:10.1016/j.ygeno.2020.11.015. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33221517/
9. Fan, Cheng, Huang, Shiyuan, Xiang, Chunhua, An, Tianhui, Song, Yi. 2021. Identification of key genes and immune infiltration modulated by CPAP in obstructive sleep apnea by integrated bioinformatics analysis. In PloS one, 16, e0255708. doi:10.1371/journal.pone.0255708. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34529670/