洋常春藤HMGS基因克隆与表达分析

3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合成酶(HMGS)是MVA途径中的关键酶基因,其作用主要是催化乙酰辅酶A和乙酰乙酰辅酶A缩合成3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-Co A)。为分析洋常春藤HMGS基因在常春藤皂苷生物合成途径中的功能及调控机制,本研究利用RACE克隆技术克隆获得了洋常春藤HMGS基因c DNA全长序列并进行了生物信息学分析。结果表明:洋常春藤HMGS基因的c DNA全长1 751bp,命名为Hh HMGS(Gen Bank登录号:KX056075),其包含编码468个氨基酸的开放阅读框。预测该基因编码的蛋白质分子量为52.0 k D,理论等电点为5.99。氨基酸序列比对结果表明,洋常春藤中的HMGS与人参的HMGS同源性最高,达到95%。通过RT-q PCR分析Hh HMGS基因在洋常春藤中的时空表达规律,结果表明Hh HMGS基因与常春藤皂苷含量之间并未呈现出相关性。本研究为探讨HMGS基因在常春藤皂苷生物合成途径中的作用以及深入的研究该基因的分子调控机制奠定基础。     

植物3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因研究进展

细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、叶绿素、萜类等类异戊二烯物质,是植物中广泛存在的一类代谢产物,在植物生长发育过程中起着非常重要的作用。一些萜类化合物作为药物的合成前体或有效的药用成分在工农业及医药生产上具有重要的经济价值。类异戊二烯物质主要通过甲羟戊酸代谢途径中的一系列酶催化合成,其中,3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase, HMGR)是该代谢途径中的第一个关键限速酶,能够将3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A转化成中间代谢产物甲羟戊酸。对植物HMGR基因的克隆、酶结构和功能分析、基因组织表达及调控等方面进行了综述,旨在为其在重要农作物的遗传改良、代谢产物工程植物创制以及植物亲缘关系分析中的应用等研究提供理论依据。     

杂交兰花色花香生物合成途径的转录组分析

该研究以杂交兰(Cymbidium hybrid)不同花色花香品种‘玉凤’(K18,黄色)和‘福韵丹霞’(K24,紫红色)为材料,采用RNA-Seq技术获得杂交兰不同花期的花朵转录组数据,分析杂交兰不同时期花色/花香相关基因的表达变化,探讨杂交兰花色花香形成的分子机理,为杂交的定向改良和新品种选育提供依据。结果表明:(1)K18和K24分别获得11914和6793个差异表达基因;KEGG注释显示,有58个差异基因与花色花香合成相关;进一步分析发现,类黄酮是K18和K24的主要花色素,其合成基因在小花蕾期显著上调,其中K18通过查尔酮异构酶基因(CHI)、类黄酮-3′,5′羟化酶基因(F3′5′H)和黄酮醇合酶基因(FLS)途径生成黄酮醇,K24则通过花青素合成酶基因(ANS)途径生成花青素。(2)qRT-PCR验证表明,萜类骨架基因羟甲基戊二酰辅酶基因(HMGS)、羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因(HMGR2)和甲羟戊酸-5-焦磷酸合酶基因(MVD)等的表达量均在K18盛花期最高,同时6个下游的萜烯合酶(TPS)基因在K18中表达量比K24上调100倍以上。(3)定量分析表明,K24、K18中的花色素苷总含量分别为608.74、122.28μg·g-1,K18花色苷含量仅为K24的20%;K24花中色素物质主要成分为矢车菊素苷,使其花色呈红色;K18中飞燕草素苷含量相对较高(花色为黄色)。研究推测,ANS基因的较高表达可能是K24花瓣中花色苷含量高于K18的原因之一,K18通过CHI、F3′5′H、FLS途径积累了大量黄酮醇而不是花青素,从而影响了花朵颜色的决定。     

靶向甲羟戊酸途径抗血液肿瘤的研究进展

甲羟戊酸(mevalonate, MVA)途径是胆固醇合成的核心代谢通路,该途径异常参与多种肿瘤发生发展。羟甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase, HMGCR)、羟甲基戊二酰辅酶A合酶1 (3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA synthase 1, HMGCS1)及固醇调节元件结合蛋白2 (sterol regulatory element binding protein 2, SREBP2)是MVA途径关键限速蛋白,能够在基因转录、蛋白质翻译和降解等过程中被精细调控。本文围绕MVA途径调控网络关键代谢酶、其与血液肿瘤的关系以及相关调节剂在血液肿瘤中的应用进行综述。     

钙离子和水杨酸诱导灵芝多糖和三萜的合成

灵芝多糖和三萜是灵芝主要的药理活性物质。如何提高液体发酵中灵芝多糖和三萜的含量是目前研究的热点。本研究以J‐7/AL‐2菌株为例,在灵芝的液体发酵中加入10mmol/L钙离子诱导,多糖含量比对照提高34%,三萜含量提高64%。在发酵液中加入150μmol/L水杨酸(SA)诱导,多糖含量提高57.54%,三萜含量提高37.19%。在灵芝的液体发酵第12天加入10mmol/L钙离子和150μmol/L水杨酸,三萜含量提高46.9%。在不同诱导条件下,三萜的高效液相图谱(HPLC)显示钙离子与对照的差异性比较大。灵芝三萜关键酶基因的表达也有所不同。水杨酸提高法尼基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯合酶(SQS)和羊毛兹醇合酶(LS)基因的表达量,而钙离子和钙离子与水杨酸共同处理提高3‐羟基‐3‐甲基戊二酰辅酶A合酶(HMGS)、3‐羟基‐3‐甲基戊二酰辅酶A转录水平还原酶(HMGR)、焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(MVD)、法尼基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯合酶(SQS)和羊毛兹醇合酶(LS)6个三萜关键酶基因的表达量。在3种处理下,都是SQS的基因表达量提高最多,推测SQS基因是灵芝三萜合成过程中重要的基因。     

萜烯生物合成中关键酶的研究进展*

萜烯类化合物是一类高度多样化的天然产物,具有抗肿瘤、抗氧化及免疫调节等生理活性,因此被广泛应用于医药健康、食品、化妆品领域。然而,直接从自然资源中获取萜烯类化合物效率低、成本高,且往往对生态环境产生不利影响,不能实现绿色可持续生产。微生物合成萜烯类化合物近年来备受关注,研究人员从合成途径的构建与调控、关键酶的理性及半理性改造、发酵工艺优化等多个方面进行了探究,取得了丰硕的成果。其中,合成途径中关键酶的催化效率是影响微生物生产萜烯类化合物的重要因素。针对关键酶的研究对于提高微生物合成萜烯类化合物的能力,推动该类天然产物微生物生产的大规模应用具有重要意义。对萜烯类化合物合成途径中的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)、1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)、异戊二烯基二磷酸合成酶(IDS)和萜烯合酶(TPS)4种关键酶的研究进行了综述,并总结讨论了如何通过代谢工程和蛋白质工程手段以及合成生物学技术调节关键酶的催化活性,提高微生物合成萜烯类化合物的效率,对未来利用微生物合成萜烯类化合物的发展进行了展望。     

高等植物的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶

介绍了植物3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)的结构和调控,并简略讨论了HMGR调控与植物类异戊二烯途径的关系.     

SfHMGR在白背飞虱生殖调控中的功能分析

[目的]为探究保幼激素(juvenile hormone,JH)生物合成关键基因3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因(HMGR)在白背飞虱Sogatella furcifera生殖中的作用.[方法]基于已公布的白背飞虱基因组和转录组数据,结合RT-PCR技术获得SfHMGR全长cDNA序列;采用RT-qPCR技术分...     

利用Ⅲ型聚酮合酶CsyB起始单元的底物多样性体内合成csypyrone类化合物

作为新型Ⅲ型聚酮合酶,米曲霉来源的CsyB能够依次接受一个起始单元为短链脂肪酰辅酶A、一个延伸单元为丙二酰辅酶A和另一个延伸单元为乙酰乙酰辅酶A的3个底物形成短链的csypyrone B1-3。基于CsyB的晶体结构分析,显示它的活性中心存在一个长约16?的能够接受脂肪酰辅酶A结合通道,这个通道很可能能够接受多种底物。为了检测该酶的底物多样性,将CsyB基因导入到存在长链脂肪酰辅酶A前体的大肠杆菌中表达。高效液相结果显示,相比对照菌株,重组菌株产生了一系列长链的csypyrone衍生物。利用紫外可见光特征吸收值和高分辨液相色谱-质谱联用仪对这些新产物作了初步分析。对3个具有羟基的csypyrone产物的结构进行了核磁共振一维谱和二维谱的详细鉴定,确定了其羟基的位置。上述结果显示,CsyB具有广泛的底物特异性,不但可以接受多种长链饱和或不饱和脂肪酰辅酶A,还可以接受具有羟基修饰的长链脂肪酰辅酶A作为底物。     

灵芝羟甲基戊二酰辅酶A合酶基因的克隆及其表达特性

灵芝三萜类化合物是灵芝的重要药用成分,具有多种重要的生理功能,灵芝中三萜含量的高低已成为衡量灵芝质量高低的重要指标。灵芝羟甲基戊二酰辅酶A合酶基因(A hy-droxymethylglutary-l CoA synthase,GlHMGS)作为甲羟戊酸途径中的第一个催化酶,催化乙酰CoA与乙酰乙酰CoA生成羟甲基戊二酰CoA,对于灵芝三萜的合成起着十分重要的作用。分别以灵芝总基因组DNA和反转录的原基cDNA为模板,扩增得到GlHMGS基因的全长DNA和cD-NA序列,该基因DNA全长1 870 bp,其中ORF为1 413 bp,编码471个氨基酸,推测的分子量为51.14kD。通过比对获得的DNA和cDNA序列,发现GlHMGS由5个外显子和4个内含子构成。与NCBI数据库中HMGS的蛋白序列比对发现,GlHMGS与解脂耶罗威亚酵母的HMGS表现出最高的同源性(51%)。进化树分析也表明GlHMGS与真菌亲缘关系最近,这与灵芝的物种分类相吻合。通过酿酒酵母HMGS缺陷的菌株证实所得GlHMGS能够使HMGS缺陷的表型得到互补,证实GlHMGS的功能。利用SEFA-PCR技术扩增GlHMGS基因上游启动子序列,该序列长约1 561 bp,用Softberry等软件对启动子序列进行分析,发现GlHMGS基因启动子中包含有明显的TATA-box和CAAT-box,并发现了多个与甾醇、激素和环境压力等调节相关的顺式作用元件。进一步研究发现,茉莉酸甲酯、脱落酸和水杨酸能够提高GlHMGS基因的转录水平。在研究不同发育阶段和不同碳源对GlHMGS基因的影响时,发现GlHMGS基因的表达水平分别在第16天和以麦芽糖为碳源时达到最大。通过过量表达GlHMGS基因能够显著提高灵芝三萜含量。