LEA（late embroygenesis abundant）蛋白的表达与植物细胞抗逆保护作用有着密切联系。LEA蛋白不仅在植物发育晚期的种子中大量积累，在受到水分胁迫（干旱、盐、低温等）的营养组织中，LEA蛋白也可被诱导表达。因此，LEA蛋白的表达与植物细胞抗逆保护作用有着密切联系。根据LEA蛋白序列的保守性和一些特殊的基元序列可将其分为七组。目前对LEA1～3蛋白的保护功能的研究已积累了较多资料:如LEA基因的表达模式、细胞学定位、转基因植物研究、蛋白质特性分析等。然而，与上述的LEA蛋白相比较，对LEA4蛋白的研究相对较少，其功能和作用机制仍然不清楚。　　大豆GmPM1和GmPM9蛋白属于LEA4蛋白。经蛋白质序列比较，可知GmPM1和GmPM9蛋白高度同源，后者与前者相比有23个氨基酸的缺失。GmPM1和GmPM9蛋白还含有高比例的组氨酸，分别为5.8％和4.6％。因此，推测它们可能具有结合金属离子的能力。　　从大豆“白农6号”未成熟种子的cDNA中扩增出GmPM1和GmPM9全长基因序列，它们可分别编码(—)173和152氨基酸的蛋白质。将这两个基因克隆至pET28a大肠杆菌表达载体后，转化至大肠杆菌BL21 Star获得BL/GmPM1和BL/GmPM9菌株。经诱导表达再经亲和层析获得纯化的GmPM1和GmPM9蛋白。通过固相金属螯合亲和层析（immobilized metalion affinity chromatography，IMAC）确定GmPM1和GmPM9蛋白可与Fe3+，Ni2+，Cu2+或Zn2+相结合，而不与Ca2+，Mg2+，Mn2+结合。再通过等温热量滴定实验对GmPM1和GmPM9蛋白的金属离子结合能力进行了定量研究。结果表明GmPM1和GmPM9蛋白均具有较强Fe3+结合能力(K＞105)，但GmPM1比GmPM9蛋白具有更强的Fe3+离子结合力。GmPM1和GmPM9蛋白与Fe3+结合后，二级结构并未发生变化。　　为了研究LEA4蛋白是否具有抗氧化功能，采用2-脱氧核糖降解法检测GmPM1和GmPM9蛋白是否可以减弱Fe3+参与的Fenton反应。结果显示，在特异性实验中，在0mM或100mM NaCl情况下，GmPM1和GmPM9蛋白均具有抗氧化能力。GmPM1蛋白的抗氧化能力与BSA（哺乳动物血液中一类具有较强抗氧化能力的蛋白）相似，而GmPM9蛋白的抗氧化能力只相当于甘露醇（只在较高浓度起作用，IC50＞1mg.ml-1）的活性。但是在非特异性实验中，GmPM1和GmPM9蛋白均不再具有抗氧化能力。这说明，GmPM1和GmPM9蛋白可以通过结合Fe3+，减少羟基自由基的形成，从而降低2-脱氧核糖降解，行使其抗氧化功能。有理由推测，在水分胁迫时，LEA4蛋白可能通过结合金属离子，从而降低植物体内的过氧化伤害和离子毒害。　　ITC实验证实，GmPM1和GmPM9蛋白与Zn2+或Ni2+结合能力较弱(K＜105)。GmPM1蛋白与Cu2+结合能力较强(K＞105)。通过比较ITC所获得的结合常数后发现，GmPM1蛋白比GmPM9蛋白具有更强的Zn2+离子结合力，但两者对Ni2+的结合力相近。GmPM1和GmPM9蛋白与Cu2+或Zn2+结合后，二级结构并未发生变化。　　进一步研究了LEA4蛋白对乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase，LDH)和TubulinDNA的保护作用。结果表明，GmPM1和GmPM9蛋白可保护冻融条件下的LDH酶活。在待测蛋白与LDH摩尔浓度比为10∶1时，GmPM1和GmPM9的保护作用相近，LDH酶活分别为63.2％和61.7％。GmPM1、Em(LEA1)、GmPM30(LEA3)这3种LEA蛋白对冻融胁迫下Tubulin DNA片段有保护作用。　　综上所述，本文对两个大豆LEA4蛋白（GmPM1和GmPM9）的金属结合特性及对生物大分子的保护作用进行了研究，对于揭示和阐明LEA4蛋白的保护机制具有重要意义。以上结果说明，同一LEA蛋白具有多功能保护作用，不同的LEA蛋白也可能同时行使同一功能。