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LEA1³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。我们从大豆“白农6号”未成熟种子的cDNA中扩增出GmPM1和GmPM9全长基因序列,它们可分别编码一173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 metal ion 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,我们采用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0 mM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 > 1 mg.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。我们有理由推测,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。我们进一步研究了LEA4蛋白对乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase,LDH）和Tubulin DNA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。