栀子果实中八氢番茄红素脱饱和酶基因的克隆与表达分析

[目的]栀子果实中富含类胡萝卜素衍生物—西红花总苷。拟从果实中克隆西红花总苷生物合成途径中的八氢番茄红素脱饱和酶基因。[方法]利用RACE的方法克隆Gj PDS基因,绝对定量PCR法检测在不同组织中的表达。[结果]从果实中克隆了一个长1 746 bp的Gj PDS基因,编码由581个氨基酸组成的八氢番茄红素脱饱和酶序列。与水稻(Oryza sativa)PDS蛋白A链的氨基酸序列有83%的一致性,与菠萝泛菌(Pantoea ananatis)PDS蛋白A链的氨基酸序列一致性低。Gj PDS基因为组成性表达基因,它在栀子果肉中的表达量最高,是叶片中表达量的1.6倍,茎中表达量的3.5倍,种子中表达量的13.1倍。[结论]从栀子果实中克隆了一个1 746 bp的Gj PDS基因,它主要在栀子果肉中表达,可能与西红花总苷的生物合成有关。该基因今后可以用作西红花总苷生物合成途径的调控靶点。     

八氢番茄红素合成酶(PSY)的生物信息学分析

目的:通过生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因(PSY)及氨基酸序列分析,并构建三维结构。方法:运用生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因及其蛋白质序列的理化性质、亲/疏水性、信号肽、跨膜结构域、糖基化位点,磷酸化位点,二级结构,功能结构域和三级结构进行预测分析。结果:PSY基因含1239bp的开放阅读框,编码氨基酸数为412,为碱性不稳定蛋白;八氢番茄红素合成酶富含Arg、Leu、Ala、Ser、Val等氨基酸,为亲水性蛋白质;PSY为非跨膜蛋白,不含信号肽,具有多个磷酸化位点,α螺旋和无规卷曲是其主要结构元件。结论:用同源建模的方法构建其三维结构,得到合理模型,为采用生物工程提高番茄红素产量提供理论依据。     

红花花青素合成酶基因的克隆及表达分析

根据红花转录物测序结果中得到的中间序列,采用R11-PCR和RACE方法从红花花瓣中克隆到1个4嬲基因的全长cDNA,该基因全长序列1226bp,具有完整的开放阅读框（ORF）,共1050bp,编码349个氨基酸。生物信息学软件分析显示,该基因编码的蛋白理论分子量约为82．27kDa,等电点为5．09,序列里含有典型的加尾信号序列AATAA和Poly（A）。保守结构域预测表明,该基因编码的蛋白具有典型的ANS蛋白功能结构域,其保守结构域中含有铁离子及2．0-酮戊二酸结合位点。结合其他物种的臌因构建系统树表日月,红花ANS蛋基因与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其中与芍药的亲缘关系最近。应用实时荧光定量PCR分析表明,ANS基因在红花的初花期和盛花期的表达量最高。     

芥蓝八氢番茄红素脱氢酶基因BaPDS1的克隆及原核表达

本研究以‘明丰香菇’芥蓝叶片总RNA为模板,采用同源克隆法设计并合成特异性引物,采用反转录PCR技术克隆得到芥蓝类胡萝卜素生物合成关键结构基因-八氢番茄红素脱氢酶基因Ba PDS1。序列分析表明,该基因c DNA序列长1 692 bp,编码563个氨基酸,推测蛋白等电点为5.96,理论分子量为63.15 k D;序列比对发现芥蓝Ba PDS1基因编码的氨基酸序列与甘蓝、花椰菜、油菜等植物的PDS具有很高的同源性;系统进化树分析表明,芥蓝PDS1与甘蓝PDS1蛋白的亲缘关系最为接近。之后构建p EASY-Blunt E1-Ba PDS1原核表达载体,转入Transetta(DE3)感受态细胞中,诱导后获得特异表达蛋白条带,且大部分以包涵体形式存在。本研究为揭示芥蓝Ba PDS1基因功能提供了一定的理论依据。     

猪JARID1C基因的cDNA克隆、生物信息学及组织表达谱分析

JARID1C是高度保守的ARID蛋白家族的成员,该家族的蛋白参与并引起一系列生物学效应,如染色质重塑、细胞增殖与分裂、个体发育以及基因转录调控。JARID1C在人脑中表达丰富,对脑的发育和维持正常功能具有重要作用,突变可引起智力迟钝。本研究采用电子克隆（insilicocloning）的方法并结合5′末端快速扩增技术（RACE）,从猪卵巢中克隆到JARID1C的全长cDNA序列（GenBank登录号：EF139241）。猪JARID1C基因的cDNA全长5,908bp,包括4,551bp的开放阅读框（ORF）、522bp的5′非翻译区（5′UTR）和835bp的3′非翻译区（3′UTR）,polyA加尾信号序列AATAAA位于5,881bp和5,886bp之间。生物信息学分析揭示JARID1C蛋白含有1517个氨基酸残基,定位于细胞核中,该蛋白含有5个保守的结构域：JmjN结构域、ARID结构域、JmjC结构域、C5HC2锌指结构域和PHD锌指结构域。应用ClusterW程序分别对猪、狗、小鼠、大鼠、人和猿的JARID1C核苷酸序列和氨基酸序列进行多重序列比对,发现猪的JARID1C与其他哺乳动物具有很高的相似性。借助Mega3.1软件,采用N-J算法构建JARID1亚家族蛋白的系统进化树,揭示不同物种的进化关系。应用实时荧光定量PCR技术分析该基因在不同组织的表达差异,结果表明该基因在各组织均不同程度地表达,其中在肺和骨骼肌表达水平最低,而在脑和性腺表达水平最高。     

普通烟草八氢番茄红素脱氢酶基因的原核表达及表达谱分析

基于NCBI数据库中本氏烟(Nicotiana benthamiana)的烟草八氢番茄红素脱氢酶PDS基因(ABE99707)的核苷酸序列,设计并合成特异性引物,以烟草栽培品种红花大金元叶片总RNA为模板,通过PCR方法获得了烟草NtPDS基因的cDNA片段。序列分析表明,该基因编码区为1749 bp,编码582个氨基酸,推测该蛋白等电点为7.53,理论分子量为65.04 kD。通过构建融合表达载体pET-32a-NtPDS,并转化大肠杆菌BL21(DE3),在37℃下经1 mmol/L IPTG诱导4 h表达后,产生了以可溶性蛋白形式存在的NtPDS融合蛋白,并通过Western blotting验证融合蛋白获得表达。利用半定量RT-PCR技术进行组织表达模式分析发现,该基因在烟草的叶片、花和茎中均有表达,在根中没有表达。该结果为进一步研究烟草八氢番茄红素脱氢酶NtPDS的活性和生物学功能奠定了基础。     

眼镜王蛇泛素融合蛋白基因和核糖体蛋白L30基因的克隆及分析

从广西产眼镜王蛇（Ophiophagus hannah）毒腺中抽提总RNA,经mRNA纯化后构建眼镜王蛇毒腺cDNA文库。从所构建的cDNA文库中,随机筛选200个克隆测序,得到两个在进化上高度保守的基因：泛素融合蛋白基因（GenBank登录号为AF297036）和核糖体蛋白L30基因（GenBank登录号是AF297033）。前者cDNA的开放阅读框为387bp,后者为348bp。前者编码128个氨基酸残基组成的泛素融合蛋白前体;后者编码115个氨基酸残基组成的核糖体蛋白L30前体。由cDNA序列推导出的氨基酸序列分析表明,泛素融合蛋白前体包括N-末端的泛素结构域（76个氨基酸残基）和C-末端的核糖体蛋白L40结构域（52个氨基酸残基）。该蛋白为一高碱性蛋白,C末端含有一个“锌指”模式结构。与16个物种比较的结果表明,眼镜王蛇与脊椎动物的泛素融合蛋白氨基酸序列相似度较高,具有高度的保守性。     

中国大鲵 Dmrt 基因 DM 结构域的克隆及序列分析

Dmrt 基因家族是一个与性别决定相关的基因家族,该家族成员共有一个具有 DNA 结合能力的保守基序-DM 结构域。为了进一步探讨该家族在系统进化中的保守性,本研究通过简并 PCR 技术,扩增并克隆了中国大鲵（Andrias davidianus）基因组中的 DM 结构域。序列分析显示,中国大鲵基因组中存在 Dmrt 基因的 DM 结构域。其核酸序列与猕猴、青鳉、人、小鼠、牛、热带爪蟾相应 Dmrt 基因 DM 结构域的相似性分别为 91%、92%、92%、89%、91%、84%。其蛋白序列与上述物种的相似性均为91%,表现为4个氨基酸的变异。即第 19、34、36 和 45 位的精氨酸分别由半胱氨酸、谷胱酰胺、色氨酸和谷胱酰胺所取代。这些氨基酸的变化对其蛋白总体的三维构型没有显著影响。聚类分析结果表明,不同进化地位物种的 Dmrt 基因 DM 结构域编码序列存在高度的同源性,显示 Dmrt 基因在系统进化上的高度保守。     

盐藻PDS基因的同源克隆及在大肠杆菌中的表达

【目的】八氢番茄红素脱氢酶PDS为真核膜结合蛋白,我们通过更换不同的表达策略,探索在大肠杆菌中表达真核膜结合蛋白的方式。【方法】利用RACE的方法克隆盐藻PDS的全长c DNA序列。利用原核表达载体p ET-28a构建p ET-28a-PDS表达载体;使用PLtac启动子替换T7启动子构建p ET-PLtacPDS表达载体;合成Mistic序列融合入p ET-28 a中构建了p ET-Mistic-PDS融合表达载体。分别转化入大肠杆菌BL21(DE3)中进行原核表达。【结果】获得了盐藻PDS基因的全长c DNA序列2237 bp,开放阅读框为1749 bp,共编码582个氨基酸(NCBI登录号为GQ923693.1)。利用p ET-28a-PDS和p ET-PLtacPDS表达的PDS蛋白表达量低,并以包涵体形式存在;利用p ET-Mistic-PDS载体表达的PDS蛋白表达量明显提高,且大部分以可溶蛋白形式存在,具有脱氢酶活性。【结论】实验结果表明Mistic作为促溶标签能促进膜蛋白的正确折叠,提高蛋白的可溶性。蛋白酶活测定结果证明了Mistic的融合可以保持蛋白的天然活性。     

刚毛柽柳腺苷甲硫氨酸脱羧酶（ThSAMDC）基因的克隆与胁迫下的表达分析

S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶（S-adenosyl-L-methionine decarboxylase,SAMDC）是一种通过参与多胺的代谢途径来调节植物生理生化过程的限速酶。通过分析刚毛柽柳（Tamarix hispida）的转录组数据,获得并克隆了SAMDC基因的cDNA序列,将其命名为ThSAMDC。该cDNA序列全长2085bp,包含tiny ORF（tORF）、upstream ORF（uORF）和main ORF（mORF）3个植物SAMDC基因特征ORF。主开放读码框（mORF）长1107bp,编码369个氨基酸多肽,相对分子质量为40.34kD,理论等电点（PI）为4.72。ThSAMDC编码蛋白具有多个较强的亲水性区域,无明显跨膜区。通过与其他多个物种的氨基酸多序列比对结果表明,ThSAMDC具有两个典型的高度保守的结构域：酶原剪切位点（LSESSLF）与蛋白快速降解有关的PEST（TIHVTPEDGFSYAS）结构域。系统发育树结果表明ThSAMDC与菠菜（SoSAMDC）氨基酸序列一致性最高,为77%。实时荧光定量RT-PCR分析显示,ThSAMDC在NaCl、PEG、ABA、CdCl₂诱导表达均上调,预示着ThSAMDC可能在刚毛柽柳非生物胁迫应答过程中发挥重要作用。     

家蚕MYST组蛋白乙酰转移酶基因Bm-mof的克隆表达和转录活性检测

MYST组蛋白乙酰转移酶(histone acetyltransferase, HAT)广泛存在于从酵母到人的真核生物中,在真核生物的转录调控中起着重要的作用。利用NCBI已登录的其他物种该基因的氨基酸序列与家蚕的基因组框架图和表达序列标签（expressed sequence tags, EST）数据库进行电子克隆,获得了家蚕中的同源基因。该基因长1 575 bp（GenBank登录号为DQ442997）,开放阅读框(ORF)长1 326 bp,无内含子。基因编码442个氨基酸,预测蛋白质的分子量为51.4 kD。序列中有HAT核心结构域、锌指结构域和染色质域3个保守的结构域,与其他物种同源基因具有较高的序列相似性。RT-PCR结果表明该基因在本实验所检测的家蚕各时期和组织中均有表达。将该基因用亚克隆的方法导入到pET50b载体中并成功地进行了原核表达,表达出了带有6个组氨酸和1个Nus·Tag标签的重组蛋白。     

千里光脂肪醛脱羰基酶(CER1蛋白)的保守基序(CSM)与功能结构域分析

基于已构建的千里光全长c DNA文库,克隆其脂肪醛脱羰基酶基因(Gen Bank No.:KT895253),并进一步分析该基因所编码蛋白质(CER1蛋白)的氨基酸保守基元序列(conserved sequence motif,CSM)和蛋白质功能结构域的关系。蛋白质一级结构分析发现,千里光CER1蛋白由623个氨基酸残基组成;进化树和序列比对结果提示SH-片段和LH-片段这两个富含His的保守基元序列在不同物种中表现出高度保守性;3-D结构预测结果表明,高等植物CER1蛋白水合状态下具有高效的底物结合能力和脂肪醛脱羰基的催化效率。因此,根据脂肪醛脱羰基酶氨基酸保守基序对蛋白质功能域的决定作用,推测CER1蛋白的保守结构域是形成底物结合部位和酶催化活性中心的结构基础。     

原壳小球藻番茄红素ε环化酶基因的克隆和分析

摘要：【目的】番茄红素ε环化酶（lycopene epsilon cyclase）是叶黄素代谢途径中处于分支位点的关键酶。它催化线性的番茄红素选择性环化,形成胡萝卜素,再进一步合成叶黄素（lutein）。本研究的目标是克隆原壳小球藻（Chlorella protothecoides CS-41）LCYE基因的全长cDNA,通过该基因的生物学信息分析预测其表达产物的空间结构与功能位点,并验证该表达产物的生物学活性。【方法】采用cDNA末端快速扩增（rapid-amplification of cDNA ends）和RT-PCR技术克隆原壳小球藻LCYE基因的全长cDNA序列。分别采用PredictProtein、Pfam HMMs和Swiss-Model等在线分析软件分析LCYE的基本生物学信息,预测蛋白质功能位点和空间结构。利用pET28-a(+)构建LCYE基因的原核表达质粒pET-LCYE,并转入大肠杆菌BL21（DE3）,再利用IPTG诱导LCYE基因超量表达。此外,携带pAC-LYC质粒的大肠杆菌工程菌能够积累番茄红素,可用于验证LCYE基因编码蛋白的酶活。【结果】获得了原壳小球藻的LCYE基因的cDNA序列,长2107 bp,GenBank登录号为FJ752528。序列分析表明：它含有1731 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码576个氨基酸,与高等植物和其他藻类的LCYE有很高的相似性,其中相似性最高的是莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii XM001696477.1）,达到67%。第48～459个氨基酸残基为一个典型的番茄红素环化酶蛋白（Lycopene cyclase protein）结构域（pfam05834）,第261～284个氨基酸残基为一个典型的环化酶保守的模体。SDS-PAGE检测表明,LCYE基因在大肠杆菌BL21（DE3）中得到了超量表达。携带pAC-LYC质粒的大肠杆菌工程菌在获得LCYE基因后,其颜色从粉红色变为黄色。【结论】原壳小球藻LCYE基因的全长cDNA为2107 bp,预测出番茄红素ε环化酶所特有的保守功能区域,构建了它的三维结构模型。同时,阐明了小球藻和衣藻的亲缘关系。最后,证实了本研究克隆到的LCYE基因编码的蛋白具有番茄红素ε环化酶的功能与活性。     

黄鳝cGnRH-Ⅱ的cDNA克隆与序列分析

促性腺激素释放激素（Conadotropin-releasing hormone,GnRH）是一个保守的十肽神经家族激素,在脊椎动物的性腺发育和繁殖功能的维持方面起着重要的调控作用。本文通过运用RACE和RT-PCR方法,从黄鳝脑组织中克隆得到cGnRH-ⅡcDNA全序列,其核苷酸序列长度为617bp。该cDNA编码的cGnRH-Ⅱ的前体氨基酸序列结构组成与其他物种的cGnRH-Ⅱ前体结构一致,其推导的蛋白前体长度为83个氨基酸,包括一个信号肽、cGnRH-Ⅱ十肽和一个由蛋白水解位点（Gly—Lys—Arg）连接的GnRH联接肽,其中信号肽和联接肽的长度分别为21和49个氨基酸。cGnRH-Ⅱ的氨基酸序列和其他相关物种cGnRH-Ⅱ氨基酸序列比较结果显示,cGnRH-Ⅱ cDNA的蛋白编码区高度保守,而非编码区的保守性程度很低。     

八氢番茄红素脱氢酶的研究进展北大核心CSCD

类胡萝卜素是一类超过700种的萜烯基团类不饱和化合物的总称,根据结构可分为胡萝卜素族和叶黄素族,具有较高的营养价值。八氢番茄红素脱氢酶是类胡萝卜素生物合成途径中的首要限速酶,它参与催化无色的八氢番茄红素转变成有色类胡萝卜素,发挥着中心调控作用。不同生物源的八氢番茄红素脱氢酶在功能上呈现多样性,在大多数蓝细菌,藻类和高等植物的类胡萝卜素生物合成途径中,由Crt P,Crt Q和异构酶Crt H或PDS,ZDS和异构酶Z-ISO、Crt ISO共同参与番茄红素的形成,而在大多数微生物中只有Crt I-type一种酶来完成八氢番茄红素的脱氢反应,且根据脱氢步骤的不同分别可生成链孢红素、番茄红素或脱氢番茄红素。本文阐述了不同生物源八氢番茄红素脱氢酶的基因分离与鉴定,功能多样性及表达调控机制等最新研究进展,并进行了进化分析,为八氢番茄红素脱氢酶的深入研究及利用基因工程策略生产类胡萝卜素的应用提供重要信息。     

从猕猴肝脏组织扩增黄嘌呤脱氢酶／氧化酶基因片段

RT-PCR扩增猕猴黄嘌呤脱氢酶／氧化酶（XDH／XO）基因片段,为进一步开展相关研究提供实验资料。方法提取猕猴新鲜肝脏组织总RNA,用RT-PCR二步法进行XDH／XO基因片段扩增,对获得的目的片段进行序列测定,与GenBank上发表的人类（Homosapiens）、小鼠（Musmusculus）、家鼠（Rattusnorvegicus）、野猪（Susscrofa）等物种XDH／XO基因进行该序列同源性比对分析,DNAMAN软件预测该段核苷酸的氨基酸序列,Inter-ProScan及SWISS-MODEL工具进行XDH／XO的编码蛋白结构域及功能预测及三维结构构建。结果RT-PCR产物电泳检测得到了与设计大小相一致的目的条带,序列测定共测到683个核苷酸,DNAMAN软件预测该段核苷酸的氨基酸序列包括了1个编码53个氨基酸的开放阅读框（ORF）,通过该软件包中Multiplealignment对目的基因片段的核苷酸序列与NCBI报道的人类、小鼠、家鼠、野猪XDH／XO基因mRNA互补的cDNA核苷酸序列同源性进行同源性比较分析,结果显示所扩增得到的目的片段与人类同源性最高,为95．6％,与小鼠、家鼠、野猪的同源性分别为85．2％、84．3％、86．1％,说明获得的基因片段是猕猴的XDH／XO基因片段,且该基因在物种间具有较高的相似性。生物信息学预测该段XDH／XO编码蛋白含有醛氧化／脱氢酶的钼喋呤结合点结构域及黄嘌呤脱氢酶结构域。结论在体外成功扩增出猕猴XDH／XO基因片段,为进一步开展高尿酸血症致病机理研究,抗高尿酸血症新药研发奠定工作基础。     

绵羊BTG1基因的半定量RT-PCR及生物信息学分析

B细胞易位基因1(BTG1基因)是BTG/TOB基因家族的成员之一,在动物细胞的增殖和分化中起重要的作用．利用牛BTG1基因的mRNA序列与绵羊的EST数据库进行Blast检索,并通过序列拼接和逆转录RT-PCR方法首次获得绵羊BTG1基因的部分cDNA序列（GenBank登录号FJ444829）,其片段长度为1 358 bp,包括完整的开放阅读框516 bp,编码171个氨基酸．半定量PCR研究结果表明：BTG1基因在小尾寒羊和陶赛特羊的10种组织中均表达,并具有一致的表达趋势．同源分析结果表明,绵羊BTG1蛋白的氨基酸序列中存在BTG/TOB的保守结构域,并且该蛋白在不同物种间具有很高的保守性．通过生物信息学预测BTG1蛋白功能,发现绵羊BTG1蛋白存在1个跨膜结构域、8个磷酸化位点和1个特异性蛋白激酶磷酸化位点．蛋白质结构同源建模分析表明,绵羊BTG1蛋白具有BTG/TOB蛋白家族的典型空间结构．     

同源克隆栀子玉米黄素合成途径酶基因保守区

目的:玉米黄素生物合成途径在植物中高度保守,由7个酶催化步骤组成。本研究从栀子果实中克隆这些酶基因的保守区段。方法:利用简并引物,优化PCR扩增体系和扩增条件,胶回收后进行T-A克隆和测序。结果:成功扩增出八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,PSY)(GenBank accession JQ690895)503bp、八氢番茄红素脱饱和酶(phytoene desaturase,PDS)(Gen-Bank accession JQ690896)544bp、胡萝卜素脱饱和酶(carotene desaturase,ZDS)(GenBank accession JQ690897)611bp、胡萝卜素顺反异构酶(carotene cis-trans isomerase,CRTISO)(GenBank accession JQ690898)567bp、番茄红素β-环化酶(lycopene-β-cyclase,LYC)(GenBank accession JQ690899)745bp和β-环羟化酶(β-ring hydroxylase,β-OHase)(GenBank accession JQ690900)594bp的基因保守区段,序列已经提交GenBank登陆。结论:该研究克隆了玉米黄素合成途径中6个酶基因的保守区段,为今后应用于生物合成途径的遗传操作奠定了基础。     

BRCA1蛋白的序列及空间结构的分析

查询人的BRCA1蛋白的氨基酸序列,利用生物信息学的方法进行相似性搜索,获得一系列BRCA1蛋白的氨基酸序列。选择了其中的11条序列,对BRCA1蛋白进行了多重序列分析和进化分析,对BRCA1蛋白的BRCT结构域进行三维同源模型的构建与比较分析。分析结果表明:BRCA1中某些特定部位的氨基酸序列高度保守;确定氨基酸的保守位点并联合进化分析可对基因错义突变的致病性做初步地猜测;相近物种来源的BRCA1具有较近的亲缘关系,而且具有极其相似的三维空间结构。这些为研究BRCA1蛋白的结构与功能关系提供指导意义。     

拟南芥LEC同源基因的生物信息学分析

用生物信息学方法对拟南芥叶状子叶(LEC)基因的核苷酸序列以及推导氨基酸序列的组成、功能结构域、亲水性等进行了分析。结果表明,拟南芥的LEC蛋白为位于细胞核中的亲水性不稳定蛋白;通过对LEC蛋白的功能结构域的分析发现,LEC1和L1L蛋白中高度保守的区域即为CBF-NFYB-HMF结构域,LEC2和FUSCA3蛋白中高度保守的区域为B3结构域。