植物细胞的许多生命活动需要细胞骨架微管和微丝系统的共同参与，如囊泡和细胞器的运输，细胞分裂时早前期带的形成，以及成膜体的组织和细胞板的形成。动蛋白是一类依赖于微管的马达蛋白，以多种异型体在细胞中执行众多生物学功能，如运输囊泡和膜性细胞器，参与细胞分裂，调节微管的动态以及参与信号转导等。植物细胞中，微管与微丝之间常常发生密切联系，但其分子基础不清楚。含微丝结构域的动蛋白是否参与了微管和微丝的某些共同活动?研究这一问题，对阐述植物细胞微管、微丝间联络的分子基础具有重要的理论意义。 我们利用RT-PCR和RACE的方法从棉花纤维中克隆到了一个新的动蛋白基因GhKCH2，其最大开放阅读框为3,045 bp，编码1，015个氨基酸，预测分子量为112 kDa，等电点为 7.78．对GhKCH2序列进行结构分析和同源比对，显示GhKCH2的马达区位于多肽链的中间，属于动蛋白-14家族的中间马达；其N端含有与微丝结合的CH(calponin homology)结构域，为植物特有的动蛋白。WT-PCR结果证明它是一个在根、上胚轴、下胚轴、子叶、真叶、茎、花等各器官广泛表达的基因；在棉花纤维发育的不同时期，该基因呈现不同水平的表达，以纤维细胞伸长期和次生壁增厚初期表达量为最高。 在蛋白质水平对棉花动蛋白GhKCH2进行了生物化学鉴定。利用原核表达系统获得了高纯度的带有组氨酸标签的GhKCH2马达区重组蛋白M<,396-734>，进行了微管共沉淀实验和马达区的酶活测定分析，发现M<,396-734>与传统动蛋白相比，同样具有微管结合能力和微管激活的ATP酶活性，所不同的是其ATPase活性被微管激活的倍数明显小于传统动蛋白，达到最大酶活一半时所需的微管浓度为11μmol/L，是传统动蛋白的20倍，表现了与微管作用的低亲和力；且在核苷酸AMP-PNP不存在的情况下也能与微管结合，表现出与微管结合的核苷酸不完全依赖性。 对GhKCH2的非马达区原核表达产物进行了体外微管互作分析，证明GhKCH2的N端(N<,1-306>)和C端(C<,729-1015>)多肽均有不依赖于核苷酸的微管结合能力，并能使微管成束； C<,729-1015>与微管的亲和常数为0.98 μmol/L，在低浓度(0-16 μmol/L)下即表现出与微管结合的较强的亲和力；而N<,1-306>只有在蛋白浓度达到一定值(5-12μmol/L)时才大量结合到微管上，表现出明显的协同效应。 利用原核表达蛋白的体外生化分析和植物细胞的转基因分析，在体外和体内分别研究了GhKCH2与微丝的关系。体外共沉降分析和荧光染色实验证明，GhKCH2 N端多肽N<,1-306>在体外不仅可以结合微管，还可以结合微丝，并有将微管和微丝交联到一起的能力。在拟南芥细胞和原生质体中过表达融合GFP的GhKCH2，可见绿色荧光特异分布于细胞核和胞质骨架结构上；用微管破坏药物(Oryzalin)和微丝解聚药物(CD)处理转基因原生质体，结果证明GhKCH2在体内既与微管骨架共分布，又与微丝骨架共分布。 以GhKCH2的C端非马达区多肽C<,729-1015>作为抗原，制备并亲和纯化了GhKCH2的多克隆抗体，对棉花的根尖细胞进行了免疫荧光标记。结果显示，GhKCH2的亚细胞定位与细胞周期有关。在分裂间期，GhKCH2主要定位于细胞核的核仁中；核消失后，GhKCH2呈点状分布开始在胞质中增多，并向细胞板位置聚集；在细胞分裂后期和胞质分裂时期，集中分布于成膜体的周围并最后定位于细胞板上；待胞质分裂完成、核物质重新组装的时候，GhKCH2又重新回到核中定位。上述结果证明，棉花动蛋白GhKCH2具有结合微管、微丝的双重作用，与成膜体和细胞板的形成有关，可能作为微管和微丝之间的动态“桥梁”起作用。