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在真核生物中,蛋白质的N末端乙酰化修饰是一种非常普遍的蛋白修饰类型。蛋白质组学的研究结果结合生物信息学的预测表明,在低等真核生物酿酒酵母中50%-70%的蛋白发生Nt乙酰化修饰,模式植物拟南芥中70%-75%的蛋白发生Nt乙酰化修饰,体外培养的人细胞中70%-90%的蛋白发生Nt乙酰化修饰。蛋白质的Nt乙酰化修饰是由一系列进化保守的N末端乙酰转移酶复合体(N-terminal acetyltransferases complex,Nats)催化完成的,Nats以乙酰辅酶A作为乙酰基团的供体,催化蛋白质第一个氨基酸残基的α氨基产生乙酰化修饰,这种修饰不但使蛋白质的分子量增加了42 Da,同时屏蔽了蛋白质N末端氨基所带的正电荷。蛋白质Nt乙酰化修饰主要是共翻译修饰的过程,大部分Nats与核糖体锚定在一起,当蛋白质刚刚被翻译出20-50个氨基酸的新生多肽时,Nats催化完成Nt乙酰化修饰。与蛋白质赖氨酸的乙酰化修饰不同,Nt乙酰化是不可逆的修饰过程。乙酰辅酶A是生物体内重要的代谢物,Nats通过催化蛋白Nt乙酰化修饰将体内代谢状态与蛋白功能调控联系起来,增加了生命活动调控的精度和广度。在真核生物中,Nats是由一个或多个亚基组成,并且在亚基组成和底物识别特异性上是进化保守的。酿酒酵母中有5种Nats,依次命名为NatA-E。除了NatA-E,植物中还存在NatF和NatG,动物中还存在NatF和NatH。根是陆生植物的重要器官,它不仅为植物提供固着力和支持力,而且为植物从环境中吸收生长发育所必需的水分和营养,同时对周围的土壤环境变化做出相应响应,因此,植物根发育调控机制的研究为培育抗逆稳产、高效吸收利用水分和养分的作物新品种提供理论依据。模式植物拟南芥的根的组织结构相对简单,并且可以在培养基上生长,因此是研究根发育调控非常好的材料。为了探究拟南芥中N末端乙酰转移酶的功能,我们从ABRC拟南芥突变体库中购买到多个N末端乙酰转移酶基因的突变体,并对突变体进行了DNA水平的鉴定和初步的表型观察,我们发现其中一个纯合突变体表现为主根变短的表型,我们将相应基因命名为SRR(Short Root Related),进一步的实验获得如下结果:(1)生物信息学分析表明SRR基因包含三个外显子,编码的蛋白质包含一个典型的N末端乙酰转移酶结构域,此结构域内部包含一个典型的乙酰辅酶A结合位点,隶属于NAT_SF超家族。(2)通过RT-PCR和qRT-PCR对srr-1突变体中SRR转录本水平进行鉴定,srr-1突变体中SRR基因的表达受到严重影响,srr-1是一个knock-down突变体。(3)srr-1突变体相较于野生型表现为主根变短,SRR基因组DNA可以完全恢复srr-1突变体主根变短的表型。(4)通过根尖透明观察,srr-1突变体相较于野生型表现出RAM长度变短,表皮细胞异常膨大并且提前分化出根毛,细胞不再纵向整齐排列。(5)通过SRR自身启动子驱动GUS报告基因和SRR自身启动子驱动SRR的CDS序列融合GFP标签,发现SRR基因在根尖转换区以上的维管组织中,定位在细胞质中。(6)通过对标示QC细胞属性的QC25-GUS的GUS染色的观察,发现srr-1突变体中QC细胞的细胞属性发生一定程度的改变。(7)通过对RAM特征基因PLT1/2-YFP的荧光信号的观察,发现srr-1突变体的根中荧光信号的范围相较于野生型有明显的减小,这与突变体RAM长度变短的表型一致。综合以上结果表明,SRR基因在主根的发育调控过程中发挥了重要的作用,SRR蛋白将蛋白质N末端乙酰化修饰与根发育调控联系起来。