铁皮石斛蔗糖磷酸合成酶基因的克隆与原核表达

应用同源序列克隆法克隆了铁皮石斛蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因cDNA全长,并进行了原核表达分析,为进一步研究该基因的时空表达、功能分析及多糖合成机理提供理论依据。结果表明:(1)铁皮石斛SPS基因cDNA全长3 502bp,编码区3 186bp,GenBank登录号JF423929。该基因编码1 061个氨基酸,与文心兰的SPS基因氨基酸序列的一致性最高为93%,与其他科植物SPS基因的氨基酸序列的一致性均高于60%。(2)原核诱导表达结果显示,SPS基因在大肠杆菌中的重组蛋白分子质量约为118.7kD,其表达与序列分析推测的结论一致。(3)生物信息学分析表明,铁皮石斛SPS基因的二级结构包括了螺旋、β-折叠和无规则卷曲,是非跨膜结构的亲水性不稳定蛋白,有2个功能结构域,分别是蔗糖合成功能域及糖基转移功能域。     

丹参Dirigent基因家族的发现与生物信息学分析

Dirigent(DIR)蛋白基因是植物木质素合成过程中一类重要的基因,几乎存在于所有维管植物中,然而药用植物丹参中的DIR和类DIR蛋白基因(SmDIR)还没有被研究过。本研究通过生物信息学方法,对已在Gen Bank上登录的9个丹参转录组数据库进行整合拼接分析,发现了33个SmDIR基因片段,其中5条为完整序列。通过对5条完整SmDIR基因的序列特征、理化性质、跨膜结构域、信号肽、导肽、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构、三级结构及结构域等进行预测分析,并将丹参DIR蛋白序列与其它植物的DIR蛋白进行同源比对,构建了丹参和模式植物拟南芥DIR蛋白家族的系统进化树。结果表明,这5条丹参DIR基因的开放阅读框都在594 bp上下,分子量为21.47 k D左右。除了SmDIR5,其余SmDIR蛋白的理论等电点(p I)均低于7,在5.60~6.50范围内,说明大多数丹参的DIR蛋白略呈酸性。Thr、Val、Gly、Leu和Ser等氨基酸是这些SmDIR蛋白共有的主要氨基酸。研究还发现这些丹参DIR蛋白表现出明显的疏水区和亲水区,均存在分泌途径信号肽,可能存在跨膜结构域。蛋白质二级结构中最主要的结构元件是无规则卷曲。氨基酸同源性比对显示,SmDIR4与Erythranthe guttata的类DIR蛋白同源性较高,SmDIR1、SmDIR2、SmDIR3和SmDIR5与芝麻的类DIR蛋白同源性较高。与拟南芥的进化分析显示,这些丹参DIR蛋白基因被分为两大类,归属DIR-b和DIR-d亚家族。本研究对丹参DIR蛋白序列特征进行了系统分析,可为今后深入研究该蛋白提供有利参考。     

白及丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)基因的序列分析

丝氨酸羟甲基转移酶（SHMT）是植物细胞光合作用和一碳代谢的关键酶之一,研究SHMT基因的序列信息对揭示其蛋白结构与功能具有重要指导意义。从白及转录组数据库中分离得到SHMT基因（NCBI登录号：MG544187）,运用生物信息学软件对该基因进行序列分析。结果显示：该基因长度为1 953 bp,编码的蛋白质长度为471aa、分子量为51.861 06 kD、理论等电点为7.17,SHMT二级结构主要由无规则卷曲结构和α螺旋结构组成,核苷酸和氨基酸序列与铁皮石斛SHMT相似性最高,达93%,结构域分析发现该蛋白具有高度保守结构域,三级结构预测为四聚体结构,跨膜区及信号肽分析发现该蛋白无跨膜区及信号肽,亚细胞定位分析发现该蛋白主要位于细胞质、叶绿体亚细胞器位置。本分析结果为白及SHMT的应用研究提供了基础数据,也为植物SHMT基因的分子研究提供了理论依据及基础资料。     

白及蔗糖合成酶基因的克隆及表达分析

为揭示白及蔗糖合成酶基因与生长发育的关系,该研究以白及为材料,利用RT-PCR技术同源克隆白及蔗糖合成酶的关键基因SuSy,对SuSy基因的生物学特性及表达特征进行了分析,并利用实时荧光定量PCR检测SuSy基因在不同组织中的表达规律。结果表明:(1)白及SuSy基因长度为2 215 bp,编码737个氨基酸,与铁皮石斛、文心兰和蝴蝶兰的蛋白质氨基酸序列的相似性分别为97%、92%和95%。(2)生物信息学分析表明,SuSy蛋白质序列具有较高的亲水性,与拟南芥SuSy蛋白质氨基酸三级结构一致性为75.2%;系统进化树分析发现,白及SuSy蛋白与铁皮石斛处于同一个分支上。(3) qRT-PCR结果表明,SuSy基因在叶片中的表达量最高,块茎中的表达量最低;成熟叶片的表达量高于未成熟叶片的表达量;数据差异性分析显示,SuSy基因在根、块茎中表达量具有极显著性差异,但在一年生叶和二年生叶中的表达量无显著性差异,幼苗叶和一、二年生叶中表达量具有极显著性差异。由此推测,SuSy基因可能受生长发育的诱导,是调控白及生长发育关键基因。     

桦褐孔菌膜二肽酶在巴斯德毕赤酵母中的分泌表达

本研究利用巴斯德毕赤酵母Pichia pastoris蛋白表达体系表达了药用担子菌桦褐孔菌的一个二肽酶基因。该二肽酶基因编码区全长1814bp,包含6个内含子,编码465个氨基酸。生物信息学分析发现,二肽酶基因编码的蛋白中不含信号肽序列,但在第55–77位氨基酸之间存在一个跨膜结构。将含跨膜结构和去跨膜结构蛋白的cDNA序列分别克隆到酵母分泌型表达载体pPICZαA上,电转化至巴斯德毕赤酵母X-33中,用1%(V/V)甲醇诱导重组菌株表达目标蛋白,采用SDS-PAGE和Western-blot检测表达蛋白。结果显示,巴斯德毕赤酵母可表达含跨膜结构的完整基因,但目标蛋白不能分泌到胞外,存在于破碎细胞的沉淀中,且没有催化活性;而去跨膜结构的蛋白则可分泌表达到胞外,并具有催化活性。Ni-NTA纯化去跨膜结构的桦褐孔菌二肽酶浓度可达0.12mg/mL,并发现其在pH 7.3、反应温度50℃、反应时间2h的条件下,以Gly-Gly为底物时,其比活为433U/mg。同时检测到其对Ile-Leu、Trp-Trp和Phe-Phe具有较高的水解活性。     

棉花GhZIP4基因的克隆及表达分析

根据EST拼接的序列设计引物,利用RT-PCR和PCR方法,从陆地棉‘苏棉18’-cDNA和基因组DNA中分别克隆获得了GhZIP4基因片段.结果表明:(1)GhZIP4基因cDNA序列全长1 487 bp,包含1 269 bp ORF,编码422个氨基酸残基,其氨基酸序列具有典型的ZIP蛋白特征,预测具有8个跨膜结构域,第Ⅲ和第Ⅳ跨膜结构域间存在可变区,在可变区有2个富含His的结构域“HRHSHPHG”和“HSHGHGHD”.(2)氨基酸进化树分析显示,GhZIP4同拟南芥ZIP家族AtZIP4的相似性较高.(3)GhZIP4 DNA序列编码区全长1 778 bp,包含4个外显子和3个内含子,所有外显子/内含子交接点都遵从gt/ag剪接规则.(4)半定量分析显示,GhZIP4基因在茎中表达量最高,表明该基因有可能在某些金属离子地上部和根部的动态平衡分布过程中具有重要作用.     

拟南芥AAP基因家族的生物信息学分析

氨基酸通透酶(amino acid permease,AAP)是一种跨膜转运蛋白,广泛参与氨基酸的吸收、转运。本研究采用生物信息学方法对拟南芥AAP基因家族8个成员(编号AtAAP1~At AAP8)进行染色体定位、蛋白质理化性质、亚细胞定位、三级结构、跨膜区、基因结构及调控元件等进行分析,为探索AAP基因在拟南芥氨基酸吸收转运中的作用及进一步研究AtAAP基因家族的功能提供理论依据。     

双峰驼凝乳酶原基因的生物信息学分析

通过生物信息学的方法对双峰驼凝乳酶原基因及相应的氨基酸序列的同源性、理化性质、保守结构域、亚细胞定位、信号肽、跨膜结构域、亲水性/疏水性、二级结构进行预测分析.结果表明,双峰驼凝乳酶原基因开放阅读框全长1 146 bp,编码381个氨基酸,属于胃蛋白酶A超家族,预测定位于内质网（膜）的稳定亲水性蛋白,具有一个16个氨基酸的信号肽,其不含跨膜结构域.无规卷曲是其二级结构中最大量的结构元件,α螺旋和延抻链分散于整个蛋白质中,活性位点的分析表明,编码蛋白有6类活性位点.分析双峰驼凝乳酶原基因及其编码蛋白质的特征,能够为深入开展双峰驼凝乳酶的表达和凝乳特性研究提供理论依据.     

铁皮石斛类唾液酸转移酶基因的分子鉴定

利用RT-PCR和RACE技术,从珍稀濒危药用植物铁皮石斛(Dendrobium of ficinale)中分离到一个类唾液酸转移酶(sialylt ransferase-like proteins,STLP)基因,命名为DoSTLP1(GenBank注册号KC178574).序列分析结果表明,DoSTLP1基因全长cDNA为1 340 bp,编码1条由367个氨基酸组成的肽链,分子量41.66 kD,等电点8.64;DoSTLP1蛋白具有唾液酸转移酶和糖基转移酶29家族的保守结构域(分别为1～357,87～346位氨基酸)、信号肽(1～27)和跨膜结构域(3～25,285～311).多序列比对和系统进化结果显示,DoSTLP1与多种植物的STLPs基因有较高的相似性(44.7％～53.7％),而且与水稻、玉米等单子叶植物STLPs基因的亲缘关系较近.实时定量PCR分析显示,DoSTLP1基因在铁皮石斛根、茎、叶器官中为组成型表达,其转录本在石斛根中的相对表达量较高,为叶中的2.857倍,茎和叶中的表达量无显著差异.该研究为进一步解析该基因在铁皮石斛生长发育过程中的生物学功能奠定基础.     

木质素合成酶C3H基因的生物信息学分析

应用生物信息学的方法对GenBank中拟南芥、火炬松、胡麻、紫花罗兰等植物香豆酸-3-羟基化酶（c3h）基因以及本实验室克隆的欧美杨107的c3h基因（AM920690）核苷酸序列以及翻译的氨基酸序列的组成成分、导肽、跨膜结构域、疏水性／亲水性、蛋白质二级结构及功能域等进行了初步分析预测。分析表明欧美杨107的C3H氨基酸序列不存在导肽,无跨膜结构域,肽链表现为亲水性;二级结构域与P450高度匹配,其高级结构中含有由含铁血红素和半胱氨酸组成的活性中心,并构建了c3h进化树,对其分子进化进行了探讨。     

酶法提取铁皮石斛多糖工艺优化及对挥发性成分的影响研究

铁皮石斛具有重要的药用价值,但其资源有限,因此对其充分开发和利用具有重要的意义。本文利用α-L-鼠李糖苷酶辅助提取铁皮石斛多糖,通过对酶解温度、酶解时间及加酶量三个因素进行优化,提高铁皮石斛多糖提取率;结果显示,在酶解温度为40℃、酶解时间为1 h、加酶量为2.5%时,多糖提取率为38.4%,而不加酶处理多糖提取率仅为21.7%,酶法处理大大增加了铁皮石斛的多糖提取率。同时,运用顶空固相微萃取技术结合气相色谱质谱联用仪(HS-SPME-GC-MS)分析比较α-L-鼠李糖苷酶对铁皮石斛挥发性成分的影响;GC-MS分析表明,铁皮石斛加酶处理前后共发现31种挥发性成分,主要成分均为己醛、1-辛烯-3-醇、异薄荷醇和3-辛烯-2-酮,并且醛类化合物在加酶处理前后的样品中相对含量均最高,且加酶处理后产生6种新的挥发性成分。该研究结果表明α-L-鼠李糖苷酶的使用可显著增加对铁皮石斛多糖提取率,并为铁皮石斛挥发性成分的研究和开发利用提供一定的参考依据。     

cDNA cloning and characterization of Geotrichum candidum lipase II

Geotrichum candidum produces two extracellular lipases, I and II. A lipase II cDNA clone was isolated from a cDNA library by colony hybridization using the 32P-labeled fragment of lipase I cDNA isolated previously. The nucleotide sequence of lipase II cDNA determined by the dideoxy chain terminating method includes the N- and C-terminal amino acid sequences of lipase II, and the overall amino acid composition deduced from the cDNA coincides with that deduced on amino acid analysis of this protein. The cloned lipase II cDNA codes a protein of 544 amino acids and a part of the signal sequence of 13 amino acids. The peptide chain lengths of lipases I and II are the same, their overall identity being 84%. Furthermore, four Cys residues are completely conserved, which may participate in the formation of disulfide bridges. A homology search indicated that the G. candidum lipases and Candida cyclindracea lipase are homologous enzymes and that they are members of the cholinesterase family.     

6-BA和2,4-D对铁皮石斛原球茎增殖、分化和离体保存的影响

本文探讨6-BA和2,4-D对铁皮石斛原球茎增殖和分化的影响。结果表明：铁皮石斛原球茎芽再生的较好培养基为MS,芽增长的较好培养基为MS + 6-BA 1 mg/L + 2,4-D 0.1 mg/L,原球茎再生芽生根和原球茎增殖的较好培养基也为MS。添加0.5 mg/L 2,4-D不利于铁皮石斛原球茎的保存,而不添加2,4–D或添加0.1 mg/L 2,4-D均有利于铁皮石斛原球茎保存,且有持续增长趋势。     

植物β-胡萝卜素羟化酶的生物信息学分析

采用生物信息学方法对GenBank中的拟南芥、玉米、龙胆、福寿草和水仙等植物β-胡萝卜素羟化酶(BCH)的核苷酸和氨基酸序列进行了比对分析,进而对其组成成分、理化性质、信号肽、亚细胞定位、疏水性/亲水性、跨膜结构域、功能结构域、基序及蛋白质二级结构等重要参数进行了预测和分析。结果表明,BCH基因全长约为1256bp,具有完整的开放阅读框,长约为943bp,编码313个氨基酸,分子量为34.82kD,理论等电点为9.18,含量最丰富的氨基酸都包含Ala(10.34%)、Leu(8.7%)和Gly(8.1%);无信号肽,定位于叶绿体中的亲水性不稳定蛋白,含有3-4个跨膜结构域,一个功能结构域,二级结构均以α-螺旋和无规则卷曲为主要构件。     

The membrane form of guanylate cyclase. Homology with a subunit of the cytoplasmic form of the enzyme

A cDNA clone for the membrane form of guanylate cyclase has been isolated from the testis of the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus. An open reading frame predicts a protein of 1125 amino acids including an apparent signal peptide of 21 residues; a single transmembrane domain of 25 amino acids divided the mature protein into an amino-terminal, extracellular domain of 485 amino acids and a carboxyl domain of 594 intracellular amino acids. Three potential Asn-linked glycosylation sites were present in the proposed extracellular domain. The deduced protein sequence was homologous to the protein kinase family and contained limited but significant regions of identity with a low molecular weight atrial natriuretic peptide receptor. The carboxyl region (202 amino acids) was 42% identical with a subunit of the cytoplasmic form of guanylate cyclase recently cloned from bovine lung (Koesling, D., Herz, J., Gausepohl, H., Niroomand, F., Hinsch, K.-D., Mulsch, A., Bohme, E., Schultz, G., and Frank, R. (1988) FEBS Lett. 239, 29-34). Therefore, the membrane form of guanylate cyclase is a member of an apparently large family of proteins that includes the low molecular weight atrial natriuretic peptide receptor, the soluble form of guanylate cyclase and protein kinases.     

Influence of membrane anchoring and cytoplasmic domains on the fusogenic activity of vesicular stomatitis virus glycoprotein G.

Chimeric proteins in which the transmembrane anchoring sequence (TM) or both the TM and the cytoplasmic tail (CT) of vesicular stomatitis virus glycoprotein G were replaced with corresponding domains of viral or cellular integral membrane proteins were used to examine the influence of these domains on acidic-pH-induced membrane fusion by G protein. The TM and CT of G were also replaced with the lipid anchor glycosylphosphatidylinositol. Hybrids containing foreign TM or TM and CT sequences were fusogenic at acidic pH but glycosylphosphatidylinositol-anchored G was nonfusogenic at acidic pH. The results suggest that the fusogenic activity of G protein requires membrane anchoring by a hydrophobic peptide sequence and the specific amino acid sequence of the TM has no influence on fusogenic activity.     

The primary structure of the alpha subunit of human elongation factor 1. Structural aspects of guanine-nucleotide-binding sites

The primary structure of the alpha subunit of elongation factor 1 (EF-1 alpha) from human MOLT 4 cells was determined by cDNA sequencing. The data show that the conservation of the amino acid sequence is more than 80% when compared with yeast and Artemia EF-1 alpha. An inventory of amino acid sequences around the guanine-nucleotide-binding site in elongation factor Tu from Escherichia coli and homologous amino acid sequences in G proteins, initiation and elongation factors and proteins from the RAS family shows two regions containing conserved sequence elements. Region I has the sequence apolar-Xaa-Xaa-Xaa-Gly-Xaa-Xaa-Yaa-Xaa-Gly-LYs-Thr(Ser)- -Xaa-Xaa-Xaa-Xaa-X-apolar. Except for RAS proteins, Yaa is always an acidic amino acid residue. Region II is characterized by the invariant sequence apolar-apolar-Xaa-Xaa-Asn-Lys-Xaa-Asp. In order to facilitate sequence comparison we have used a graphic display, which is based on the hydrophilicity values of individual amino acids in a sequence.     

Expression of a novel member of the ATP1G1/PLM/MAT8 family, phospholemman-like protein (PLP) gene, in the developmental process of mouse cerebellum.

We have identified a new member of the ATP1G1/PLM/MAT8 family, named phospholemman-like protein (PLP), from a mouse cerebellum cDNA library. The family consists of small transmembrane proteins that modulate the activities of some ion channels. The deduced amino acid sequence of PLP consists of 93 residues that contain the ATP1G1/PLM/MAT8 motif and a single transmembrane domain, and is most similar to the sequence of mouse phospholemman. In situ hybridization analysis showed that the PLP gene is highly expressed in cerebellar granule cells. PLP expression is elevated in the postnatal developing cerebellum. Thus, it may be implicated in the proliferation, differentiation, and axon elongation of granule cells as they mature and migrate to the internal granule layer.