G蛋白是普遍存在于真核生物细胞中的一个与GTP结合蛋白家族，与膜受体偶联(Heterotrimeric GTP binding proteins)，由α，β，γ三个亚基组成异三聚体复合物，分子量100kDa左右。哺乳动物目前发现23种左右的Gα，6种Gβ，14种Gγ蛋白，每个亚基都由多基因编码，从而构成多种多样的可能组合方式。目前已在豌豆、玉米、菠菜、拟南芥、燕麦、大豆、大麦、水稻等多种植物细胞中检测到了G蛋白的存在。植物中G蛋白数目很少，任一G蛋白亚基在各种植物中只有1到2个成员。如拟南芥中只有1个Gα，1个Gβ和2个Gγ。相互作用的只有少数几个蛋白，包括与Gα互作的AtPirin1(PRN1)、prephenate dehydratase1(PD1)、THYLAKOID FORMATION1(THF1)和PLDα1,以及与Gβ互作的N-MYCDOWN-REGULATED1(NDL1)。植物G蛋白的空间结构目前了解极少，主要是参考动物的G蛋白进行推测。Gα亚基有两个独立区域组成，一个区域（GTPase区）含有GTP结合域，这个区域参与GTPase结合。另一个区域即完整的α螺旋区域，它是由一个长的中心螺旋和5个短的螺旋组成，该区域是识别效应物的区段。目前对拟南芥G蛋白的了解很有限，需要进一步研究G蛋白的结构与功能，信号转导机制，及其相互作用因子。　　 因此我们发展了含有连接肽的串联亲和层析技术(命名为TAPa-LP)，用以研究拟南芥G蛋白的互作因子，蛋白结构及其生理作用。　　 串联亲和纯化（tandem技术通过靶蛋白质一端嵌入一个特殊的蛋白质标签（TAPtag），不破坏靶蛋白质序列，经过两步连续的亲和纯化获得接近自然条件的特定蛋白质复合体，然后用质谱技术或Edman降解法进行蛋白质鉴定。　　 融合蛋白的功能可能改变或丧失（有的不影响），这也是TAP方法固有的一个缺点，解决的办法是增加一个柔性连接肽，使两边的蛋白质空间结构各自独立，减少干扰。本实验设计的连接肽为GGGGSGGGGGS，核酸序列为GGAGGAGGAGGATCAGGAGGAGGAGGAGGATCA，并构建了5套载体:p2300EC-GPT，p2300EC-GT，p2300EC-QT，p2300EC-QPT和p2300EC-FPT，这5种类型中有3种有连接肽，另2种不含连接肽。　　 TAPa-LP系统揭示了G蛋白在植物的发育过程起着极其复杂的作用。我们发现在叶、茎、花和果实的发育过程中GTP-Gα是一种正调控因子，而GTP-Gα在种子花青素和根的发育过程中为负调控因子。Gαβγ在主根、茎和果实的发育过程是正调控因子，而在叶片的表皮细胞横向增值的过程中起着负调控作用。也就是说在拟南芥发育过程中，GTP-Gα在不同的组织分别发挥4种正调控和2种负调控作用。三聚体Gαβγ发挥着3种正调控和1种负调控作用。Gαβγ和GTP-Gα在根和叶的发育中起着相反的调控作用。我们推测Gαβγ和GTP-Gα的比值影响着或强烈影响植物的生长。　　 在gpα1和fpt中GPA1的缺失导致Gαβγ和GTP-Gα两者均缺失，植物的生长并没有受到明显的影响，这可能是因为G蛋白参与的正负调控的双双缺失造成的。这也说明G蛋白在植物的发育过程中并不是主要的调控元件，可能存在着另外的不为G蛋白参与的调控模式。gpt在T2代的类型中长的高大而粗壮，可能是35S启动子较强的功能提高了Gαβγ和GTP-Gα的含量。　　 qpt在T1代生长健壮但在T2代生长的极其柔弱，主根几乎不再生长，最终是全体死亡。其原因极可能是T1代的激素水平不同于T2种子的水平。看来植物生长的调控不仅依赖于Gαβγ和GTP-Gα的含量，而且也依赖于激素水平，不同的植物激素进行着复杂的植物的生长调控。　　 通过TAPa或linker-TAPa对Gα功能的干涉情况，来判断Gα亚基在空间结构上调控区域所在的空间位置。从实验情况来看，TAPa或linker-TAPa标签有时会影响Gα的功能。Gα的三维结构呈现出两个独立的区域，根据SWISS-MODEL预测的融合蛋白的结构，呈现出三个独立的区域，也就是比Hamm报道的多了TAPa区域。　　 当GT、GPT、QT和QPT中的一种或2种或3种能明显引起拟南芥某种表型发生变化时，调控区域可能定位在C端区域，因为TAPa干扰了G蛋白的功能，靠近C端最有可能的调控区是A stem，I primary root,A primary root,A silique size，I Seed color和A leaf。Gβγ二聚体结合在Gα的N端区域，功能区多在C端。　　 在筛选拟南芥G蛋白α亚基GPA1蛋白互作因子过程中，成功获取了Gγ1和Gβ两个互作因子，并首次获取了完整的G蛋白，从而进一步明确了各亚基之间的相互作用的关系。　　 用改良的含有连接肽或不含连接肽的TAPa纯化系统对融合蛋白空间结构的影响上，可以获取一定的空间结构信息，结合蛋白质空间结构的预测模型和理论，可以探索蛋白质的结构与功能的关系。　　 用改良的含有连接肽或不含连接肽的TAPa纯化系统建立的转基因体系中，可以根据各基因型相同与不同的变化来观察表型的对应变化，从而推知基因可能发挥的某项生理功能。　　 总之，含有连接肽的蛋白纯化系统主要有三个方面的作用:一是其主要的功能就是进行互作因子的鉴定;其次是推知诱饵基因可能的生理功能;三是探知诱饵蛋白的结构信息，这一作用仍是摸索性的，是否可行需要进一步探讨。　　 由于蛋白质空间结构的极端复杂性，科学技术研究手段的局限性（较为常用的方法有X射线晶体衍射方法、NMR等），以及蛋白质预测理论的停止不前，到目前为止，仍然没有大的进展。我们发现了蛋白质在磁场作用后吸光度的变化，根据此变化规律发展了物理学中的光学定律，并试图通过建立数学模型来预测蛋白质的空间结构。　　 单色光通过磁化的蛋白质溶液时，在不同方向所测的吸光度竟然有不同的值，这种现象不符合朗伯-比尔定律。通过实验我们推知蛋白质在磁场中发生了偏转并进行了定向。推导出吸光度A不仅与蛋白质浓度与比色皿内径成正比，而且与蛋白质分子的受光面积成正比，这就大大发展了朗伯-比尔定律(A=K·C·b·Ss)。对任何一种蛋白溶液，我们根据新的朗伯-比尔定律，依据MATLAB7.0.1可方便的绘制出蛋白质的三维构象。溶菌酶与牛血清白蛋白的分子形状我们已绘制出来。蛋白质空间结构的研究仍然是当今生命科学的热点和难点。我们发展出一种新的探知蛋白质空间结构的方法，同时也说明磁场对蛋白质确实具有明显的作用，但与当前磁场对细胞或生物体的影响的理论解释不同，这为电磁学对生物的作用机理的探讨提供了一种新的思路。我们相信新的朗伯-比尔定律的运用，在光学、电磁学与分子生物学领域将会具有重要意义。　　 总之，我们发展了TAP-LP纯化系统，对拟南芥G蛋白的复合体进行了成功的纯化，该方法优势在于极大的克服了（仍不能完全克服）以往TAP干扰诱饵蛋白的弊端，提高了成功的可能性。并且发展了物理学中的光学定律（朗伯-比尔定律），通过建立数学模型已成功的预测出BSA和溶菌酶的三维结构。