基因Acp4,也称为酸性磷酸酶4,是一种编码跨膜蛋白的基因,属于组氨酸酸性磷酸酶(ACP)家族。在人类中,Acp4基因的隐性突变会导致非综合征性釉质发育不全(AI1J),这是一种影响牙齿釉质形成和矿化的遗传性疾病。Acp4基因在牙齿发育过程中发挥重要作用,尤其是在釉质分泌阶段,其表达量最高,并且主要定位于釉质细胞的Tomes'过程中。Acp4蛋白通过处理和调节釉质基质蛋白,在釉质的附着性生长中发挥关键作用[1,5]。
Acp4基因的突变会导致釉质发育不全,主要表现为釉质层变薄,出现大量的异位矿化结节。在Acp4突变小鼠模型中,突变小鼠的牙齿釉质表现出异常,包括釉质层的薄层无釉质和大量异位矿化结节。这些结果表明,Acp4在釉质的附着性生长中发挥着重要作用,可能通过处理和调节釉质基质蛋白来实现[1]。
除了在牙齿发育中的作用外,Acp4还与植物的脂质代谢有关。在植物中,Acp4是含量最丰富的ACP异构体,在脂肪酸生物合成中发挥重要作用。Acp4与一个名为RBL10的蛋白相互作用,影响叶绿体单半乳糖基二酰甘油(MGDG)的生物合成。Acp4和RBL10通过调节底物前体池,独立地影响叶绿体脂质生物合成[2,4]。
此外,Acp4还参与植物的系统性获得抗性(SAR)信号传递。在植物中,SAR是由植物在识别微生物效应因子后启动的一种免疫反应。Acp4被证明在远端组织中感知SAR信号中起重要作用。尽管acp4植物能产生移动信号,但它们无法诱导系统性免疫反应。在acp4植物中,SAR的缺陷与叶片的角质层受损有关。其他角质层受损的遗传突变或物理去除角质层也会损害SAR。这些数据表明,植物角质层在SAR相关的分子信号传导中起着积极作用[3]。
综上所述,Acp4基因在牙齿发育和植物脂质代谢中发挥着重要作用。Acp4的突变会导致釉质发育不全,而Acp4的缺失会影响植物的系统性获得抗性。进一步研究Acp4的功能和作用机制,有助于深入理解牙齿发育和植物免疫的分子机制,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. Liang, Tian, Wang, Shih-Kai, Smith, Charles, Simmer, James P, Hu, Jan C-C. 2022. Enamel defects in Acp4R110C/R110C mice and human ACP4 mutations. In Scientific reports, 12, 16477. doi:10.1038/s41598-022-20684-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36183038/
2. Xu, Yang, Kambhampati, Shrikaar, Morley, Stewart A, Allen, Doug K, Benning, Christoph. . Arabidopsis ACYL CARRIER PROTEIN4 and RHOMBOID LIKE10 act independently in chloroplast phosphatidate synthesis. In Plant physiology, 193, 2661-2676. doi:10.1093/plphys/kiad483. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37658850/
3. Xia, Ye, Gao, Qing-Ming, Yu, Keshun, Kachroo, Aardra, Kachroo, Pradeep. . An intact cuticle in distal tissues is essential for the induction of systemic acquired resistance in plants. In Cell host & microbe, 5, 151-65. doi:10.1016/j.chom.2009.01.001. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19218086/
4. Lavell, Anastasiya, Smith, Montgomery, Xu, Yang, De La Mora, Cameron, Benning, Christoph. 2021. Proteins associated with the Arabidopsis thaliana plastid rhomboid-like protein RBL10. In The Plant journal : for cell and molecular biology, 108, 1332-1345. doi:10.1111/tpj.15514. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34582071/
5. Simmer, James P, Hu, Jan C-C, Hu, Yuanyuan, Bartlett, John D, Smith, Charles E. 2021. A genetic model for the secretory stage of dental enamel formation. In Journal of structural biology, 213, 107805. doi:10.1016/j.jsb.2021.107805. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34715329/