植物类型III聚酮合酶超家族基因结构、功能及代谢产物

植物聚酮类化合物主要包括酚类、芪类及类黄酮化合物等,在植物花色、防止紫外线伤害、预防病原菌、昆虫危害以及作为植物与环境互作信号分子方面行使着重要的生物学功能。该类化合物具有显著多样的生物学活性,对人体保健及疾病治疗有显著意义。植物类型III 聚酮化合物合酶 (PKS) 在该类化合物生物合成起始反应中行使着关键作用,决定该类化合物基本分子骨架建成和代谢途径碳硫走向,为合成途径关键酶和限速酶。以查尔酮合酶为原型酶的植物类型III PKS超家族是研究系统进化和蛋白结构与功能关系的模式分子家族,目前已经分离得到14种植物类型III PKS基因,这些同祖同源基因及其表达产物既有共性,也表现出许多独特个性,这些个性赋予此类次生代谢产物结构上的多样性。以下综述了植物类型III PKS超家族基因结构、功能及代谢产物研究进展。     

长鞭红景天的组织培养和快速繁殖

1植物名称长鞭红景天(Rhodiola fastigiata). 2材料类别幼叶和嫩茎. 3培养条件愈伤组织诱导培养基:(1)WPM 6-BA 1.5 mg·L-1(单位下同) IBA 0.1;分化与增殖培养基:(2)WPM 6-BA 1.5 IBA 0.05;生根培养基:(3)WPM IBA 0.1,(4)WPM IBA 0.1 多效唑0.05.上述培养基均加入5.0g·L-1的琼脂粉、3%蔗糖,pH 5.8.培养温度为(25±2)℃,光照度为1 500～2000 lx,光照时间10 h·d-1.     

青蒿倍半萜合酶(环化酶)研究进展

青蒿素是从中药青蒿中分离得到的抗疟有效单体,是含有过氧基团的新型倍半萜内酯化合物,是目前世界上最有效的疟疾治疗药物。青蒿素的生物合成途径属于类异戊二烯代谢途径中的倍半萜类分支途径,倍半萜合酶是该途径的关键酶之一,目前已从青蒿中克隆了多个倍半萜合酶基因。综述了青蒿中已克隆的几种倍半萜合酶基因的研究进展。     

两种不同植物来源白藜芦醇生物合成关键酶——芪合酶催化效率比较

白藜芦醇是一种天然植保素,且具有特殊的药理和保健功能,芪合酶(Stilbene synthase,STS)是该化合物生物合成的关键酶和限速酶。白藜芦醇存在于有限几种植物且含量差异很大,虎杖中白藜芦醇含量比葡萄、花生高1 000倍以上,推测不同STS的催化能力有可能是白藜芦醇含量差异的原因之一。为验证上述推测,文中通过overlap PCR技术从葡萄叶片基因组DNA中克隆得到葡萄STS基因,连同前期工作中获得的虎杖STS基因(PcPKS5),进行了原核表达分析。诱导表达产物经过Ni2+亲和柱纯化和PD-10柱脱盐后,均得到分子量约43 kDa的可溶性纯化蛋白。酶促产物分析结果表明,两种酶催化产物均为白藜芦醇。酶动力学分析表明,虎杖STS催化效率(Kcat/Km)是葡萄STS的2.4倍。文中从植物类型Ⅲ聚酮化合物合酶(Polyketide synthase,PKS)超家族催化活性位点和保守位点角度分析了造成上述两种酶活性产生差异可能存在的原因。     

植物类型III聚酮合酶超家族晶体结构与功能

植物类型Ⅲ聚酮化合物合酶(PKS)催化合成多种植物次生代谢产物的基本分子骨架,参与植物体许多重要生物学功能的行使,一直是研究蛋白结构与功能关系、基于结构进行分子改造的重要模式分子家族。目前在蛋白质数据库(PDB)中有超过80个不同种属来源的类型Ⅲ PKS的三维结构被报道,其中包括了研究最为透彻的查尔酮合酶在内的7种酶的晶体结构,这些结构的发表对于阐明该类酶复杂多变的底物专一性、链延伸和不同的环化反应机制奠定了结构基础。三维空间结构解析以及基于定点突变的结构功能分析是进行酶工程、基因工程的基础。以下系统综述了植物类型Ⅲ PKS超家族晶体结构和功能的研究进展。     

虎杖叶绿体基因组结构与变异分析

虎杖(Reynoutria japonica Houtt.)为蓼科(Polygonaceae)蓼族(Polygoneae)虎杖属(Reynoutria Houtt.)植物,是一种传统的中草药,具有利湿退黄、清热解毒、散瘀止痛、止咳化痰的功效。本研究采取高通量测序技术获得5个虎杖品种的叶绿体全基因组序列,并与NCBI已公布的蓼族何首乌(Fallopia multiflora)和金线草(Antenoron filiforme)等植物的叶绿体全基因组序列进行了基因组学和系统发育分析。通过基因组学分析发现,5种虎杖的叶绿体基因组大小有163 376 bp和163 371 bp两种情况,并呈现出典型的环状四分体结构,85 784 bp的一条较长的单拷贝区(large single-copy region,LSC),18 616 bp的一条较短的单拷贝区(small single-copy region,SSC),还有两条长度一致的反向重复区,分别为IRa区和IRb区相间隔分布。通过注释得到161个基因,其中蛋白编码基因106个,rRNA编码基因10个,tRNA编码基因45个。总GC含量为36.7...     

虎杖苯亚甲基丙酮合酶PcPKS2的表达纯化和晶体生长

植物类型Ⅲ聚酮合酶超家族(PKSs),又称查尔酮合酶(Chalcone synthase,CHS)超家族,催化合成多种植物次生代谢产物的分子骨架。苯亚甲基丙酮合酶(Benzalacetone synthase,BAS)催化4-香豆酰辅酶A与丙二酰辅酶A通过一步脱羧缩合反应生成苯亚甲基丙酮,是一系列具有重要生物学活性苯丁烷类化合物及其衍生物的前体化合物。前期工作从虎杖中分离出苯亚甲基丙酮合酶BAS(PcPKS2)和1个具有CHS和BAS活性的双功能酶(PcPKS1)。两者与超家族其他成员序列经比较,在包括门卫氨基酸Phe215和Phe265在内的重要氨基酸序列存在一定差异。已有蛋白晶体学研究结果表明,PKSs家族不同成员的功能多样性来自于酶催化位点的非常微小的构象变化。为了能够从结构上比较PcPKS2和Pc PKS1双功能酶活性差异可能产生的机制,以确定其高效BAS活性的分子机理,研究利用了大肠杆菌原核表达系统过量表达了C-端融合有His6标签的重组蛋白,经纯化得到了高纯度蛋白。经过对其晶体生长条件进行摸索和优化,得到了能用于X-射线衍射的单晶,为其结构解析、催化机理研究、了解虎杖聚酮类化合物生物合成机制和该类酶在基因工程中的应用提供了基础。     

青蒿倍半萜合酶(环化酶)研究进展

青蒿素是从中药青蒿中分离得到的抗疟有效单体,是含有过氧基团的新型倍半萜内酯化合物,是目前世界上最有效的疟疾治疗药物。青蒿素的生物合成途径属于类异戊二烯代谢途径中的倍半萜类分支途径,倍半萜合酶是该途径的关键酶之一,目前已从青蒿中克隆了多个倍半萜合酶基因。综述了青蒿中已克隆的几种倍半萜合酶基因的研究进展。     

微生物法合成红景天苷

红景天苷是红景天属植物的主要有效成分之一,具有耐缺氧、抗辐射、抗疲劳、抗肿瘤、降血糖、提高免疫力等多重功效。随着其需求量的日益增加和植物资源的不断减少,微生物法合成红景天苷因具有周期短和易调控等优势而倍受关注。目前微生物法合成红景天苷尚处于基础研发阶段,为了方便相关领域研究者系统了解其研究现状和探讨其未来发展方向,文中对红景天苷生物合成途径、糖基转移酶、野生菌/天然酶资源和工程菌/重组酶体系进行了综述。     

辣蓼不同种间植物次生代谢产物种类及差异

辣蓼是一种广泛分布于我国的传统中草药,通常指水辣蓼(Polygonum hydropiper)和旱辣蓼(Polygonumflaccidum)的干燥全草,具有健脾化湿、除湿化滞、止痢止痛、解毒化瘀等功效。近几年两种辣蓼植物提取物在兽药、植物源农药方面进行了较为深入研究,结果表明,水辣蓼和旱辣蓼的作用机制、功效及应用方向存在明显差别。本文对上述两种植物的次生代谢产物种类及其差异进行了综述和对比分析,为辣蓼植物活性成分功能研究与深化利用提供依据。