魏瑞敏，谢玲玲，欧阳娴，张亚利，戴雄泽,，刘 峰,

（1.湖南大学研究生院隆平分院，湖南 长沙 410125；2.湖南省农业科学院西甜瓜研究所，湖南 长沙 410125；3.湖南省农业科学院蔬菜研究所，湖南 长沙 410125；4.湖南中医药大学药学院，湖南 长沙 410208）

植物BAG蛋白家族的结构及其功能特征综述

魏瑞敏1，谢玲玲2，欧阳娴3，张亚利4，戴雄泽1,3，刘 峰1,3

（1.湖南大学研究生院隆平分院，湖南 长沙 410125；2.湖南省农业科学院西甜瓜研究所，湖南 长沙 410125；3.湖南省农业科学院蔬菜研究所，湖南 长沙 410125；4.湖南中医药大学药学院，湖南 长沙 410208）

在酵母、动物和植物中，BAG（The Bcl-2-associated athanogene）蛋白家族是一类进化上高度保守的分子伴侣辅助因子，其家族成员在植物逆境响应、生长发育和程序化死亡等方面发挥了多种细胞功能。结合近年BAG蛋白家族的研究进展，从该家族的基本结构、细胞功能及作用机制3个方面进行综述。

植物；动物；BAG蛋白；功能特征；综述

BAG家族是一类在多种信号通路中发挥作用的多功能蛋白，第一个BAG基因（BAG1）是以重组的人类Bcl-2蛋白为诱饵于小鼠胚胎的cDNA文库中发现的［1］，该基因作为互作蛋白能够与Bcl-2协同促进细胞存活，参与细胞程序化死亡（programmed cell death，PCD）的调控途径。BAG蛋白的C端含有该蛋白家族特有的保守区域——BAG结构域（BAG domain），可直接与分子伴侣Hsp70/Hsc70的ATPasc结构域互作，进而调控其与底物蛋白的结合［2］。

由于BAG蛋白参与了细胞程序性死亡，可能与人类癌症、帕金森综合征等疑难病症的调控机制相关［3］，因此BAG蛋白的结构及功能特征一直是动物研究领域的热点。然而，由于BAG家族的一级结构保守性很低，传统的BLAST、FASTA等比对方法很难在植物中找到与动物同源的该家族成员，这在很长一段时间里限制了人们对植物BAG家族的研究和认识［4］。直到近些年，当运用更为复杂的隐马尔可夫（HMM， Hidden Markov Model）蛋白搜寻工具，并结合轮廓对其算法（profile-profile algorithms）搜寻信息库时，研究者在模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）中发现了7个可能与哺乳动物凋亡控制因子BAG蛋白同源的蛋白［5］。在其他植物中也陆续发现了BAG类蛋白，包括许多具有经济价值和研究意义的植物，如水稻、大豆、番茄、土豆、棉花、鹰嘴豆、杨树等，这表明BAG蛋白家族在植物界的高度保守性［6］。

蛋白序列结构的同源通常预示着功能的保守。在动物中，BAG蛋白参与了细胞凋亡、肿瘤发生、神经分化、逆境响应和细胞周期等生理生化进程的调控［5］；植物中的研究表明，BAG家族蛋白也在类似细胞进程中发挥了作用［7-8］。此外，植物BAG蛋白家族某些成员序列中含有动物中不具有的功能区域，如钙素结合域（IQ、calmodulin-binding motif），这些成员的亚细胞定位分别位于线粒体、内质网和液泡等细胞器，相较动物中大部分定位于胞质更为多样［9］，这也反映出植物BAG蛋白家族在行使功能时的多样性和特异性。

1 BAG蛋白家族的基本结构

目前，在人类和拟南芥中分别发现6个和7个BAG蛋白家族成员（图1），该蛋白家族C端至少含有一个BAG结构域，由70～80个氨基酸残基组成［10］，结构域内部形成3个反向平行的α螺旋（图2），其中第二个和第三个α螺旋含有高度保守的氨基酸残基，负责与HSP70/HSC70的ATPasc结构域识别与绑

定［11-12］。

图1 人类（A）和拟南芥（B）BAG蛋白家族结构图

在哺乳动物中，BAG1最先被发现，关于它的研究也最为系统。人类BAG1含有4个长度不同的异构体——BAG1L、BAG1M、BAG1S和p29，其分子质量分别为50、46、36和29 kDa［13］，这些异构体的序列结构极为相似，它们可能由同一个转录物通过不同的起始密码子翻译而来［14-15］，其中BAG1S在细胞中的表达量最高，通常情况下以它代表BAG1［16］。BAG1的BAG结构域上游含有类泛素结构域（UBL，ubiquitin-like domain）和多个“TRSEEX”六胜肽重复，UBL结构域可与26S蛋白酶体互作，是BAG1参与应激反应不可缺少的组成部分，而“TRSEEX”则可能参与DNA结合与转录激活［17-18］。BAG1L的N端含有一个核定位信号（NLS，nuclear localization signal），实验证明其定位于细胞核，而其他异构体则在细胞质中被发现。BAG3的WW结构域可与自噬小体互作，在细胞自噬中发挥作用［19］；“PXXP”重复富含脯氨酸，可与Hsp22、磷脂酶C等信号因子互作［20］。

图2 人类BAG5和拟南芥AtBAG1-4结构域比对

植物中，BAG蛋白家族按照其结构特征可被分为两类，第一类N端含UBL结构域，与哺乳动物BAG1的结构组成类似，第二类在BAG结构域附近含有IQ基序，该结构为植物特有［6］。拟南芥第一类包括AtBAG1、AtBAG2、AtBAG3和AtBAG4四个成员，它们可能是动物BAG1的直系同源物，在结构和功能上相似度较高。该类成员不仅含有BAG和UBL结构域，在N端附近还存在保守的由12个氨基酸残基组成的基序结构“EXRPGGML/VVQXR”，该基序在水稻和苜蓿的BAG类蛋白中也被发现，预示其在植物BAG蛋白家族中发挥着重要作用［9］。第二类由AtBAG5、AtBAG6和AtBAG7组成。众所周知，钙调蛋白（calmodulin）是与很多激酶互作的主要感受器，并且可以转换钙离子携带的细胞信号，从而参与植物细胞的形态建成、信号转导、逆境响应等进程［21-22］，而IQ基序可绑定钙调蛋白，影响钙调蛋白与靶向蛋白复合物的形成［23］。此外，AtBAG6和AtBAG7都含有核定位信号，但它们并不是单一地定位于细胞核，而是携带核信号在细胞质膜、内质网等细胞器之间穿梭，行使特定的功能。AtBAG5则定位于线粒体，相对于人类和拟南芥中BAG家族其他成员，AtBAG5的细胞定位最为独特，其可能在细胞能量代谢中发挥潜在功能［24］。一些植物的组织特异性表达以及生物和非生物胁迫下的表达序列标签（ESTs，expressed sequence tags）显示，BAG蛋白家族在植物中的分布非常广泛，并且参与了植株的发育和环境应答［6］。

2 BAG蛋白的细胞功能

2.1 动物BAG蛋白的细胞功能

BAG家族蛋白保守的C端Hsp70绑定结构域和多样的N端结构域预示其可以靶向多种分子伴侣，进而调控蛋白激酶活性、受体信号转导和转录因子活性，影响细胞分裂、死亡、迁移和分化等多种细胞活动［25-26］。研究人员通过体外蛋白互作实验和免疫共沉淀实验验证了BAG蛋白家族的多个靶向蛋白。在一些试验中，受体蛋白先与BAG蛋白结合，促使BAG结构域绑定Hsp70的N端ATPase结构域，并激活其C端底物绑定结构域与多种靶向变性蛋白暴露的疏水性补丁的结合互作，BAG蛋白在该互作通路中发挥了类似“分子桥梁”的作用。此外，BAG蛋白也可通过N端结构域直接与某些特异蛋白结合［27］。

目前，哺乳动物中只有BAG1、BAG3、BAG4和BAG6的细胞功能被较为系统地研究过。如图3所示，BAG1能与多个蛋白互作，在细胞中发挥多种功能。

Bcl-2（抗凋亡蛋白）主要分布于线粒体内膜，过表达Bcl-2可引起胞质内分散的BAG1向线粒体内

图3 BAG家族蛋白在细胞增殖和细胞死亡的信号转导中扮演的角色

膜聚集，一些研究中也发现BAG1与线粒体活动有所关联。BAG1与Bcl-2联合过表达能明显提高细胞的抗凋亡能力。这些研究结果表明BAG1能与Bcl-2形成复合物，进而调控细胞凋亡途径［1］。BAG1可通过BAG结构域上游的重叠区与Raf1（丝氨酸/苏氨酸激酶）的催化结构域结合，在胁迫条件下，Hsp70表达量增加，BAG1/Raf1复合物被BAG1/Hsp70复合物取代，从而减弱Raf1信号传导途径，抑制DNA合成和细胞增长［28］。此外，BAG1还可与其他蛋白作用来影响细胞增殖。例如，Siah1可与泛素连接酶形成复合物来控制与细胞增殖和肿瘤发生相关蛋白（β-Catenin、c-Myb、DCC等）的代谢，BAG1可绑定Siah1并干扰其功能［29-30］。BAG3与胞内无电压门控（nonvoltage-gated）钙离子流入抑制剂CAIR-1形成EGF（表皮生长因子），EGF能与Hsp70和惰性PLCγ（磷脂酶C-γ）形成三元复合物，BAG3通过富含脯氨酸的“PXXP”重复区域结合PLCγ的SH3结构域，据报道该结构可抑制蛋白激酶C的活性，而PLCγ从BAG3的释放则伴随着酪氨酸磷酸化。因此，BAG3可诱导磷脂酶作为第二信使，使其参与到钙离子的转运和蛋白激酶C的激活，进而调控生长因子信号的跨膜途径［31-32］。TNF（肿瘤坏死因子）受体超家族可调控诱导细胞凋亡（半胱天冬酶的激活）的信号转导，一些胞质TNF受体家族中含有死亡结构域（death domain），BAG4作为SODD（死亡结构域沉默因子），能够绑定TNFR1和DR3的死亡结构域，通过抑制无配体的受体发生寡聚化来阻止细胞死亡信号传导和NF-κB转导［33］。BAG6定位于细胞核，可与Hsp70和未知的促凋亡因子形成三元复合物，而凋亡诱导蛋白Reaper与BAG6的结合则可以释放Hsp70和促凋亡因子，促凋亡因子作用于线粒体后会促进细胞色素C的释放，从而诱导细胞凋亡［34］。

除BAG蛋白之外，目前在哺乳动物发现了多个分子伴侣辅助因子，包括Hip、Hop和Chip蛋白［35-36］。在绑定Hsp70的ATPase时，Hip可与BAG1发生竞争，分别激活和抑制Hsp70的分子伴侣活性，在细胞中同时过表达Hip和BAG1，发现BAG1对Hsp70的抑制占主导地位［37-38］。而Chip能够负向调控Hsp70和 Hsp90的分子伴侣活性，与BAG1绑定Hsp70的N端结构域不同，Chip是通过与Hsp70的C端互作来发挥作用的。联合过表达Chip和BAG1可促进糖皮质激素受体（GR，glucocorticoid receptor）的降解，进而抑制某些特定基因的转录［39-40］。此外，Chip可作为泛素蛋白连接酶E3与BAG1和Hsp70形成三元复合物降解目标蛋白，BAG1通过依赖于Chip的泛素化后可参与到蛋白酶体的调控网络之中［17-41］。

2.2 植物BAG蛋白的细胞功能

BAG蛋白在植物细胞质和细胞器的分布与Hsp70的广泛分布相一致，表明植物Hsp70的细胞功能也受BAG蛋白的调控［4］，利用酵母双杂等蛋白互作实验证实了拟南芥、水稻等多种植物的BAG家族蛋白普遍能与Hsp70互作，其作用机理也是通过BAG结构域与Hsp70的ATPase结构域绑定，发挥分子伴侣辅助因子的“桥梁作用”［42］。动物BAG蛋白在调控细胞凋亡中扮演了重要角色，而细胞凋亡的重要标志就是线粒体释放细胞色素C，在植物细胞程序化死亡早期也检测到了细胞色素C的释放［43］，预示着植物BAG蛋白也可能参与了类似的调控途径。其次，除BAG蛋白之外，动物Hsp70的分子伴侣辅助因子直系物Chip、Hop、Hip和Hsp40也陆续在植物中被发现，在模式植物拟南芥中的转基因实验验证了这些直系物都不同程度地与AtBAG蛋白有所关联，例如：与动物中一样，AtChip也是泛素连接酶E3，过表达AtChip可提高植株对温度胁迫的敏感性，这与某些AtBAG的细胞功能相似［44］，同时也说明了这些分子伴侣辅助因子在动、植物中功能相对保守。在关于拟南芥AtBAG7的研究中发现：AtBAG7可直接绑定内质网分子伴侣Bip来阻止未折叠蛋白的积累，提高细胞对内质网胁迫（高温、低温）和程序化死亡的抵御能力［8］。此外，当细胞遭受逆境胁迫时，内质网AtBAG7会转移至细胞核，酵母双杂和双分子荧光互补实验证明AtBAG7可绑定核转录因子BTF3，进而刺激逆境相关基因的转录［45］。

3 植物BAG家族的作用机制

3.1 逆境响应

以AtBAG4作为拟南芥BAG家族第一类成员的代表，研究人员发现，当植株遭受低温（-20℃，10 min）时，AtBAG4的表达量显著上调，而高温（37℃）处理后植株该基因在转录水平上没有显著变化。过表达AtBAG4基因的烟草植株对紫外光、低温胁迫、氧化胁迫、干旱和盐胁迫都比野生型表现出较强的耐受性；其中，低表达和中表达AtBAG4的植株分别对紫外和氧化胁迫表现出最强的抵御能力。这种现象说明：在对某些逆境的防御过程中，BAG蛋白的表达水平会影响其防御效果，高表达植株有时会出现自我抑制，从而只是显现出与野生型相似的表型。同时，AtBAG4基因敲除的拟南芥幼苗在高盐（100 mmol/L NaCl）胁迫下逐渐死亡，而野生型能够正常地生长发育。

AtBAG6对低温的响应与AtBAG4相比较慢，但对高温响应迅速，而且表达量较高，因此该基因很可能参与植物对高温胁迫的调控。植物ESTs数据显示，BAG基因家族可能参与到生物胁迫的应答机制［5］。为验证这一预测，研究人员以番茄灰霉菌（Botrytis cinerea，一种能够导致多种双子叶植物发生灰霉病的病原真菌）侵染AtBAG4和AtBAG6的T-DNA插入突变体，发现AtBAG4突变体和野生型一样只是被病原菌轻微地感染，而AtBAG6突变体的感病性和传播程度则显得尤其严重。水杨酸处理后，AtBAG6的转录水平提高，表明该基因参与了植株的防御相关机制［6］。敲除AtBAG7基因的拟南芥幼苗对低温和高温胁迫都较野生型表现更为剧烈，植株生长受到显著抑制［23］。此外，以ABA处理拟南芥幼苗，AtBAG4、AtBAG5、AtBAG6和AtBAG7的表达量都显著上调，而ABA为植物遭受逆境胁迫的负生长调节剂，参与到很多逆境胁迫下信号通路的调控［8］。这些研究结果都表明：拟南芥BAG蛋白家族在逆境响应方面扮演了重要角色。

目前，在水稻中发现了6个BAG家族成员，高温胁迫之后OsBAG1～OsBAG6转录水平都有明显增加［46］。“Genevestigator”表达数据显示：在水稻遭受盐、重金属、低氧、高温和稻瘟病等生物和非生物胁迫时，OsBAG5的表达量上调［47］。过表达OsBAG4的转基因水稻植株表现出对NaCl胁迫的耐受性［43］。转大豆GmBAG6A基因的拟南芥有抵御线虫侵染的能力［48］，葡萄中BAG家族基因HSG1的过表达拟南芥植株则对高温表现出明显抗性。

3.2 生长发育

BAG蛋白家族在植物各个组织中广泛分布，大量研究证明了该家族在植物生长发育过程中发挥了重要作用。在拟南芥的根、茎、叶和花中都检测到AtBAG4和AtBAG6基因的表达，这两个基因在早期叶组织和发育旺盛期的表达量较其他时期明显升高。敲除AtBAG4或AtBAG6的拟南芥植株出现早花和花序多分枝的表型，其生命周期缩短，提早衰老，过表达AtBAG6的拟南芥植株较野生型矮小［5］。与微阵列数据相似，水稻组织特异性表达实验显示：OsBAG1、OsBAG3和OsBAG4在根、茎和节间表达量最高，基因在这些组织的高表达预示其可能参与了细胞的伸长和扩增［7］。此外，过表达葡萄HSG1基因的拟南芥花期转变比对照快，植株也中检测到CO（CONSTANS）基因的高表达［49］，而CO基因是光周期途径中的关键基因，光周期又可驱动植物花期的转变［50］，这表明了植物BAG蛋白可能通过激活光周期途径中CO基因的表达来调控花期转变。

3.3 程序化死亡

程序化死亡是植物生命周期中一个基本过程［51-52］，在植物正常生长发育和遭受各种生物和非生物胁迫过程中，都会通过激活细胞自杀机制来清除不必要的细胞组织，或引发超敏反应阻隔伤害的蔓延，使植株整体得以存活［53］。一系列研究表明BAG蛋白家族在动物细胞程序化死亡中扮演了重要角色，而植物中也发现了该家族的类似功能［1］。

研究者以低温胁迫野生型烟草2 h后，电泳结果显示其叶片细胞DNA呈现出细胞凋亡所特有的DNA ladder状条带，TUNEL（TdT-mediated dUTP Nick-End Labeling）检测呈阳性，说明DNA发生断裂，此外，在叶片细胞中发现了凋亡小体，这些现象都显示在可见的表型出现之前，低温诱导了细胞凋亡。相反，相同处理的低表达拟南芥AtBAG4基因的烟草叶片DNA未出现DNA ladder状，细胞中也没有发现TUNEL阳性细胞核及细胞凋亡相关的结构体［5］。以拟南芥AtBAG6转化酵母细胞后发现了大量形状异常的细胞核和碎片，TUNEL试验也检测到DNA链发生了断裂，同时伴随着细胞程序化死亡所引发的细胞皱缩、等离子体膜完整性丧失等形态特征。在动、植物中，活性氧（ROS，Reactive oxygen species）被认为是调控细胞程序化死亡的效应器，也是超敏反应引起细胞死亡的第二信使，在转AtBAG6基因的酵母细胞中检测到了活性氧的生成，而在转该基因的拟南芥植株叶片细胞中出现了大量胼胝质和芳香族聚合物的积累，这与超敏反应的现象相吻合［23］。另外，高温、低温等内质网胁迫则引发AtBAG7突变体的超敏反应［8］。以上研究结果表明：当植株感受到外界刺激时，拟南芥BAG家族的不同成员会以不同的方式来激活或抑制程序化死亡。

在转大豆GmBAG6基因的拟南芥和转AtBAG4基因的水稻植株中，都发现了超敏反应的和程序化死亡现象［42-48］。此外，研究者以百里香醌（黑种草油的主要成分，能抑制动物和植物的细胞增殖并诱导程序化死亡。）处理番茄、大豆和小麦的种子和幼苗后，检测到一系列BAG蛋白同系物的表达量明显上调［54］。这些研究结果说明了BAG蛋白对程序化死亡的调控广泛存在于植物界。

4 展 望

尽管BAG蛋白家族作为分子伴侣辅助因子在动物中的功能已被广泛认识，与其互作的基因和蛋白不断被发现，大量研究结果也证实该家族成员参与调控了各种逆境和疾病引发的细胞凋亡。然而，BAG蛋白家族在植物中的研究却十分有限，近年来，针对拟南芥BAG蛋白的一系列转基因实验揭示了该家族在参与动、植物的逆境响应和程序化死亡之间具有一定的功能保守性，此外，研究者在探究动物BAG家族功能时发现该家族某些成员能与热激转录因子（heat shock transcriptional factor，HSF）互作，而在拟南芥BAG基因的启动子序列中也发现了多个结合HSF的作用元件HSE（heat-shock element），鉴于HSF在植物中广泛的功能，BAG家族可能在植物的多种代谢通路中扮演着更为复杂多样的角色。目前，关于BAG蛋白在植物细胞中的调控网络仍所知甚少，在很多具有重要科研和经济价值的植物中，涉及BAG蛋白家族的研究还停留在结构比对的层面上。拟南芥中已经建立了整个BAG家族的T-DNA插入突变体株系，更多的转基因和体外互作实验也会逐渐全面揭示BAG蛋白家族的功能特征和分子机制。

［1］ Takayama S，Sato T，Krajewski S，et al. Cloning and functional analysis of BAG-1：a novel Bcl-2-binding protein with anti-cell death activity［J］. Cell，1995，80（2）：279-284.

［2］ Brive L，Takayama S，Briknarová K，et al. The carboxyl-terminal lobe of Hsc70 ATPase domain is sufficient for binding to BAG1［J］. Biochemical and biophysical research communications，2001，289（5）：1099-1105.

［3］ Hoang Q Q. Pathway for Parkinson disease［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences，2014，111（7）：2402-2403.

［4］ Sondermann H，Scheufler C，Schneider C，et al. Structure of a Bag/ Hsc70 complex：convergent functional evolution of Hsp70 nucleotide exchange factors［J］. Science，2001，291（5508）：1553-1557.

［5］ Doukhanina E V，Chen S，van der Zalm E，et al. Identification and functional characterization of the BAG protein fam ily in Arabidopsis thaliana［J］. Journal of Biological Chemistry，2006，281（27）：18793-18801.

［6］ Yan J，He C，Zhang H. The BAG-fam ily proteins in Arabidopsis thaliana［J］. Plant Science，2003，165（1）：1-7.

［7］ Kabbage M，Dickman M B. The BAG proteins：a ubiquitous family of chaperone regulators［J］. Cellular and M olecular Life Sciences，2008，65（9）：1390-1402.

［8］ Williams B，Kabbage M，Britt R，et al. AtBAG7，an Arabidopsis Bcl-2-associated athanogene，resides in the endoplasm ic reticulum and is involved in the unfolded protein response［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences，2010，107（13）：6088-6093.

［9］ Dickman M B，Fluhr R. Centrality of host cell death in plant-m icrobe interactions［J］. Annual review of phytopathology，2013，51（1）：543-570.

［10］ Kum ar N，Gaur D，M asison D C，et al. The BAG homology domain of Snl1 cures yeast prion ［URE3］ through regulation of Hsp70 chaperones［J］. G3-Genes Genomes Genetics，2014，4（3）：461-470.

［11］ Briknarová K，Takayama S，Brive L，et al. Structural analysis of BAG1 cochaperone and its interactions with Hsc70 heat shock protein［J］. Nature Structural & Molecular Biology，2001，8（4）：349-352.

［12］ Fang S，Li L，Cui B，et al. Structural insight into plant programmed cell death mediated by BAG proteins in Arabidopsis thaliana［J］. Acta Crystallographica Section D：Biological Crystallography，2013，69（6）：934-945.

［13］ Alberti S，Demand J，Esser C，et al. Ubiquitylation of BAG-1 suggests a novel regulatory mechanism during the sorting of chaperone substrates to the proteasome［J］. Journal of Biological Chemistry，2002，277（48）：45920-45927.

［14］ Doong H，Vrailas A，Kohn E C. What's in the ‘BAG'？-a functional domain analysis of the BAG-family proteins［J］. Cancer letters，2002，188（1）：25-32.

［15］ Yang X，Chernenko G，Hao Y，et al. Human BAG-1/RAP46 protein is generated as four isoforms by alternative translation initiation and overexpressed in cancer cells［J］. Oncogene，1998，17（8）：981-989.

［16］ Townsend P A，Cutress R I，Sharp A，et al. BAG-1：a multifunctional regulator of cell Growth and survival［J］. Biochimicaet Biophysica Acta（BBA）-Reviews on Cancer，2003，1603（2）：83-98.

［17］ A lberti S，Demand J，Esser C，et al. Ubiquity lation of BAG-1 suggests a novel regulatory mechanism during the sorting of chaperone substrates to the proteasome［J］. Journal of Biological Chemistry，2002，277（48）：45920-45927.

［18］ Zeiner M，Niyaz Y，Gehring U. The hsp70-associating protein Hap46 binds to DNA and stimulates transcription［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences，1999，96（18）：10194-10199.

［19］ Merabova N，Sariyer I K，Saribas A S，et al. WW domain of bag3 is required for the induction of autophagy in glioma cells［J］. Journal of cellular physiology，2015，230（4）：831-841.

［20］ Colvin T A，Gabai V L，Gong J，et al. Hsp70-Bag3 interactions regulate cancer-related signaling networks［J］. Cancer research，2014，74（17）：4731-4740.

［21］ Reddy V S，A li G S，Reddy A S N. Genes encoding calmodulinbinding proteins in the Arabidopsis genome［J］. Journal of Biological Chemistry，2002，277（12）：9840-9852.

［22］ Yang T，Poovaiah B W. Calcium/calmodulin-mediated signal network in plants［J］. Trends in plant science，2003，8（10）：505-512.

［23］ Kang C H，Jung W Y，Kang Y H，et al. A tBAG 6，a novel calmodulin-binding protein，induces programmed cell death in yeast and plants［J］. Cell Death & Differentiation，2006，13（1）：84-95.

［24］ Kabbage M，Dickman M B. The BAG proteins：a ubiquitous family of chaperone regulators［J］. Cellular and Molecular Life Sciences，2008，65（9）：1390-1402.

［25］ Frydman J. Folding of new ly translated proteins in vivo：the role of molecular chaperones［J］. Annual review of biochemistry，2001，70（1）：603-647.

［26］ Cheung J，Sm ith D F. M olecular chaperone interactions with steroid receptors：an update［J］. Molecular endocrinology （Baltimore，Md.），2000，14（7）：939-946.

［27］ Beere H M，Green D R. Stress management-heat shock protein-70 and the regulation of apoptosis［J］. Trends in cell biology，2001，11（1）：6-10.

［28］ Song J，Takeda M，Morimoto R I. Bag1-Hsp70 mediates a physiological stress signalling pathway that regulates Raf-1/ERK and cell Growth［J］. Nature cell biology，2001，3（3）：276-282.

［29］ Matsuzawa S，Takayama S，Froesch B A，et al. p53-inducible human homologue of Drosophila seven in absentia （Siah） inhibits cell Growth：suppression by BAG-1［J］. The EMBO Journal，1998，17（10）：2736-2747.

［30］ Matsuzawa S，Reed J C. Siah-1，SIP，and Ebi collaborate in a novel pathway for β-catenin degradation linked to p53 responses［J］. Molecular cell，2001，7（5）：915-926.

［31］ Doong H，Price J，Kim Y S，et al. CAIR-1/BAG-3 forms an EGF-regulated ternary complex with phospholipase Cg and Hsp70/Hsc70［J］. Oncogene，2000，19（38）：4385-4395.

［32］ Lee J H，Takahashi T，Yasuhara N，et al. Bis，a Bcl-2-binding protein that synergizes with Bcl-2 in preventing cell death［J］. Oncogene，1999，18（46）：6183-6190.

［33］ Jiang Y，Woronicz J D，Liu W，et al. Prevention of constitutive TNF receptor 1 signaling by silencer of death domains［J］. Science，1999，283（5401）：543-546.

［34］ Thress K，Song J，Morimoto R I，et al. Reversible inhibition of Hsp70 chaperone function by Scythe and Reaper［J］. The EMBO journal，2001，20（5）：1033-1041.

［35］ Frydman J，Höhfeld J. Chaperones get in touch：the Hip-Hop connection［J］. Trends in biochemical sciences，1997，22（3）：87-92.

［36］ M cClellan A J，Frydman J. M olecular chaperones and the art of recognizing a lost cause［J］. Nature cell biology，2001，3（2）：E51-E53.

［37］ Höhfeld J. Regulation of the heat shock conjugate Hsc70 in the mammalian cell：the characterization of the anti-apoptotic protein BAG-1 provides novel insights［J］. Biological chemistry，1998，379（3）：269-274.

［38］ Nollen E A A，Kabakov A E，Brunsting J F，et al. M odulation of in vivo HSP70 chaperone activity by Hip and Bag-1［J］. Journal of Biological Chemistry，2001，276（7）：4677-4682.

［39］ Höhfeld J，Cyr D M，Patterson C. From the crad le to the grave：molecu lar chaperones that may choose between folding and degradation［J］. EMBO reports，2001，2（10）：885-890

［40］ Ballinger C A，Connell P，Wu Y，et al. Identification of CHIP，a novel tetratricopeptide repeat-containing protein that interacts with heat shock proteins and negatively regulates chaperone functions［J］. Molecular and cellular biology，1999，19（6）：4535-4545.

［41］ Demand J，Alberti S，Patterson C，et al. Cooperation of a ubiquitin domain protein and an E3 ubiquitin ligase during chaperone/proteasome coupling［J］. Current Biology，2001，11（20）：1569-1577.

［42］ Hoang T M L. Engineering salinity tolerance in rice by exogenous expression of cell death regulators［D］. Brisbane：Queensland University of Technology，2014.

［43］ Eckardt N A. Programmed cell death in plants：a role for mitochondrialassociated hexokinases［J］. The Plant Cell，2006，18（9）：2097-2099.

［44］ Yan J，Wang J，Li Q，et al. A tCHIP，a U-box-containing E3 ubiquitin ligase，plays a critical role in temperature stress tolerance in Arabidopsis［J］. Plant Physiology，2003，132（2）：861-869.

［45］ Williams B，Verchot J，Dickman M B. When supply does not meet demand-ER stress and plant programmed cell death［J］. Frontiers in plant science，2014，5：1-9.

［46］ Rana R M，Dong S，Ali Z，et al. Identification and characterization of the Bcl-2-associated athanogene （BAG） protein family in rice［J］. African Journal of Biotechnology，2013，11（1）：88-98.

［47］ Hruz T，Laule O，Szabo G，et al. Genevestigator v3：a reference expression database for the meta-analysis of transcriptomes［J］. Advances in bioinformatics，2008，2008：1-5.

［48］ Yeckel G J. Characterization of a soybean BAG gene and its potential role in nematode resistance［D］. Columbia：University of M issouri--Columbia，2012.

［49］ Kobayashi M，Takato H，Fujita K，et al. HSG1，a grape Bcl-2-associated athanogene，promotes floral transition by activating CONSTANS expression in transgenic Arabidopsis plant［J］. M olecular biology reports，2012，39（4）：4367-4374.

［50］ Wu F，Price B W，Haider W，et al. Functional and evolutionary characterization of the CONSTANS gene fam ily in short-day photoperiodic flowering in soybean［J］. PloS one，2014，9（1）：e85754.

［51］ Greenberg J T. Programmed cell death：a way of life for plants［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences，1996，93（22）：12094-12097.

［52］ Gilbert S F，Epel D. Ecological developmental biology：the environmental regulation of development，health，and evolution［M］. Sinauer associates Inc，2015.

［53］ Ellis R E，Yuan J，Horvitz H R. Mechanisms and functions of cell death［J］. Annual review of cell biology，1991，7（1）：663-698.

［54］ Hassanien S E，Ramadan A M，Azeiz A Z A，et al. Thymoquinone causes multiple effects，including cell death，on dividing plant cells［J］. Comptesrendusbiologies，2013，336（11）：546-556.

（责任编辑：成 平）

The Structure and Functional Characteristics of Plant BAG Protein Fam ily

WEI Rui-m in1，XIE Ling-ling2，OUYANG Xian3，ZHANG Ya-li4，DAI Xiong-ze1，3，LIU Feng1，3
（1. College of Longping， Graduate School of Hunan University， Changsha 410125， PRC； 2. Institute of Watermelon and Melon， Hunan Academy of Agricultural Sciences， Changsha 410125， PRC； 3. Institute of Vegetable， Hunan Academy of Agricultural Sciences， Changsha 410125， PRC； 4. College of Pharmaceutical， Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410208， PRC）

BAG protein fam ily is an evolutionarily conserved kind of co-chaperone from yeast to animals and p lants. The fam ily members can perform several of cellular functions including stress response， Growth， and programmed cell death. This review summarized the basic structure， molecular mechanisms and functional characteristics of BAG protein family combining the research progress in recent years.

plant； animal； BAG protein； Functional characteristic； review

Q71

A

1006-060X（2016）09-0115-06

10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.09.031

2016-06-24

国家自然科学基金项目（31470105）；湖南省自然科学基金（2015JJ2089）

魏瑞敏（1991-），女，河南内黄县人，硕士研究生，主要从事蔬菜转基因研究。

戴雄泽，刘 峰