植物液泡加工酶研究进展

苏雨 李宗芸 韩永华

（江苏师范大学生命科学学院 江苏省系统发育与比较基因组学重点实验室，徐州221116）

植物液泡加工酶（vacuolar processing enzyme，VPE）是一种半胱氨酸蛋白酶，又称天冬酰胺酰基 内 肽 酶（asparaginyl endopeptidase，AEP）或legumain［1］，主要定位于植物液泡中，能够调节植物液泡蛋白成熟和参与程序性细胞死亡（PCD）。1987年人们最早在成熟的南瓜种子中发现了一类蛋白酶［2］，这类蛋白酶主要负责将蛋白前体加工成熟；随后成功地从蓖麻［3］中分离纯化出这种天冬酰胺特异性的半胱氨酸蛋白酶，因其参与不同液泡蛋白的水解和激活过程而被命名为液泡加工酶。VPE属于Peptidase C13蛋白酶超家族，由于VPE具有类似caspase蛋白的α/β折叠［4］，因此将它们归类为Peptidase CD家族成员。

通过分析VPE的激活机制，发现VPE本身是一种具有长C末端自抑制域的前体蛋白［5］，并且含有参与催化的二联体半胱氨酸（Cys）和组氨酸（His）残基，通过水解天冬氨酸残基C末端的肽键［6］，激活下游相关的底物蛋白，导致细胞结构和代谢的改变，最后引起细胞程序性死亡［7］。因此，VPE又被称为植物细胞中的类caspase蛋白酶。虽然植物VPE的亚细胞定位与动物caspase完全不同，但具有caspase-1活性的VPE在诱导植物某些类型的PCD过程中发挥重要作用。

根据已有研究表明，VPE在植物生长发育、PCD、应答生物与非生物胁迫反应等很多方面都发挥着重要的作用［8］。例如，VPE在烟草（Nicotiana benthamiana）中的沉默可减少病毒感染后的PCD［9］；烟叶中的VPE识别caspase-1底物（YVADMCA），而不识别caspase-3底物（DEVD-MCA），进一步分析表明VPE是PCD过程中液泡塌陷的重要参与者［10］。近年来，研究发现，VPE具有肽连接活性［11-17］，能够在植物中形成有毒环状肽（Cyclotides），对于植物的防虫具有重要作用。……