甜叶菊葡糖基转移酶基因UGT76G2的克隆及生物信息学分析

本研究利用RT-PCR方法从甜叶菊(Stevia rebaudian)叶片中分离了与甜叶菊UGT76G1高度同源的UGT76G2基因,该基因编码一条分子量为52.029 kD的由458个氨基酸残基组成的多肽,含有c-端所特有的高度保守的信号序列PSPG基序和N-端膜结合序列,属于植物中特有PSPG基序的UGT家族成员.半定量RT-PCR分析表明:UGT76G2在甜叶菊根、茎、叶、花不同组织中具有组织表达特异性,在叶组织中的表达丰度略高,在根中不表达而在茎中表达较低.推断的UGT76G2编码产物与其它参与植物次级代谢产物的糖基转移相关酶同源比对和系统发生分析表明该蛋白与康乃馨(Dianthus caryophyllus)DicGT4、棉花(Gossypi-um hirsutum)GhUGT1、甜叶菊(Stevia rebaudian)UGT76H1及玉米(Zea mays)BX8的一致性较高,分别为41%、35%、35%和32%.对UGT76G2和UGT76G1的次级结构和立体结构分析发现,苜蓿(Medicago sativa)UGT71G1与二者的一致性皆为23%,它们有类似的次级结构.在C-端的PSPG信号区内具有10个相同的基质结合位点.但在UGT76G2和UGT76G1之间也有个别位置氨基酸存在差异.它们的N-端含有保守的组氨酸H25和天冬氨酸D124残基,可能与受体的结合有关.     

苦荞谷胱甘肽转移酶(FtGST)基因的克隆与序列分析

采用RACE技术,从苦荞(Fagopyrum tatarium)中克隆得到一个谷胱甘肽转移酶(Glutathione S-transferase protein,FtGST)基因。序列分析表明,FtGST基因全长DNA序列和cDNA序列编码区分别为746 bp和666 bp,DNA序列含有一个长度为80 bp(342-421 bp)的内含子;开放阅读框(ORF)长666 bp,编码221个氨基酸。生物信息学分析表明,FtGST基因推导的蛋白质含有Tau家族典型的底物结合口袋、谷胱甘肽结合位点(G-site)和疏水性底物结合位点(H-site)氨基酸残基,表明FtGST为Tau家族蛋白。     

α1,2-岩藻糖基转移酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

利用PCR方法从幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori,HP)基因组DNA中获得α1,2-岩藻糖基转移酶(α1,2-fuco-syltransferase,α1,2-fuct)基因,得到大小为906 bp的目的基因,将其定向插入到原核表达载体pET-22b(+)中,得到重组表达载体pET-fuct。将重组表达载体转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,25℃,0.1 mmol/L异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达4 h,并用SDS-PAGE分析目的蛋白的表达情况。结果表明,可表达出相对分子质量为33 kD的蛋白,与预期分子量一致,说明α1,2-岩藻糖基转移酶在大肠杆菌BL21中实现表达,应用HPLC法进行酶活检验,酶活达到了13.21 pmol/(mgPr.h)。     

紫云英根瘤菌糖基转移酶基因exoA的克隆及序列分析

从可互补紫云奶瘤菌胞外多糖合成缺陷变种ＮＡ０３和ＮＡ１０的ｅｘｏＲ‘－１１上亚克隆获得２．０ｋｂ的ＢｇｌＩ酶切片段,命名为ｐＪＢ－Ｈ７０１,ｐＪＢ－Ｈ７０１不仅可纠正变种ＮＡ０３和ＮＡ１０Ｒ的胞外多糖缺陷表型,而且使两变种诱导宿主植物结瘤固氮能力恢复到野生型水平。     

布渣叶糖基转移酶MpUGT1基因cDNA克隆及生物信息学和表达分析

UGT催化的糖基转移反应对合成黄酮苷类至关重要。为探究影响布渣叶黄酮苷生物合成的糖基转移酶,本研究参考布渣叶转录组数据,设计特异性引物,采用RT-PCR法对布渣叶中的UDP-葡萄糖基转移酶(UDP-glucosyltransferase, UGT)基因MpUGT1的编码区进行克隆,并通过在线服务器分析该基因的生物信息学特性;利用实时荧光定量PCR方法检测了MpUGT1基因在布渣叶的芽、叶、枝、果、花不同部位的表达情况。结果表明,本研究克隆得到的布渣叶MpUGT1基因,其cDNA全长为1 397 bp,ORF 1 377 bp,编码458个氨基酸,GenBank登陆号为KY652922。生物信息学预测分析该基因编码蛋白质分子式为C2324H3643N603O671S18,相对分子质量为51 kD,理论等电点(PI)为5.99,不稳定系数为43.81,亲水性系数为-0.105。该蛋白没有跨膜结构域,含有UDP-葡萄糖醛酸/UDP-葡萄糖基转移酶家族保守结构域,不含信号肽,定位于叶绿体。RT-qPCR组织特异性表达分析结果表明MpUGT1在芽、叶、枝、果、花中均有表达,且叶的表达量最高。系统进化树分析显示Mp UGT1与同科植物黄麻、长蒴黄麻等同源UGT的相似度最高,均达到了约80%;上述结果为进一步研究该基因在布渣叶黄酮苷生物合成中的作用奠定了基础。     

苦荞类黄酮糖基转移酶FtUFGT1的重组表达与酶学性质分析

黄酮类化合物是苦荞重要的功能性成分,其糖基化修饰可改变生物体内黄酮类化合物的稳定性、可溶性及生物活性。该研究基于苦荞转录组数据并以苦荞叶片中提取的总RNA为材料,利用RT PCR克隆了苦荞类黄酮糖基转移酶(UDP glycose:flavonoidglycosyltransferase,UFGT)基因FtUFGT1,采用无缝克隆方式构建其重组表达载体并转化大肠杆菌Rosetta(DE3)感受态,采用GST resin纯化重组表达的蛋白,采用高效液相色谱(HPLC)技术检测分析纯化后FtUFGT1的酶学性质。结果表明：(1)成功克隆的FtUFGT1编码区为1 413 bp,其编码470个氨基酸,并成功构建了FtUFGT1的重组表达载体pGEX 6p 1 FtUFGT1。(2)经转化苦荞FtUFGT1基因在大肠杆菌Rosetta(DE3)中得到可溶性的表达,并通过GST亲和层析纯化得到高纯度的苦荞FtUFGT1蛋白。(3)HPLC分析显示,以槲皮素为底物,苦荞FtUFGT1可催化异槲皮素的合成,比活力为9.174 U/mg;重组FtUFGT1的最适温度为30 ℃,最适pH为7.0,5%(V/V)的甲醇和0.5%(V/V)的Triton X 100可以显著抑制其活性。研究结果为深入揭示FtUFGT1的生物学功能及体外催化黄酮类衍生物的合成奠定了基础。     

小鼠α1,2岩藻糖基转移酶基因的克隆及表达

本文报告小鼠GDP岩藻糖:β半乳糖苷α1,2-岩藻糖基转移酶(α1,2-fucosyltansferase,α1,2- FT)基因的克隆,并进行功能鉴定。利用RT-PCR方法克隆小鼠α1,2-岩藻糖基转移酶基因编码区 MFUT-Ⅱ,测序后将其插入表达载体pcDNA3．1的多克隆位点,构建表达载体pcDNA3．1-MFUT-Ⅱ; 采用磷酸钙法将其转染于COS-7细胞进行表达,通过对底物特异性比较研究酶的性质;应用 Northern印迹杂交法研究基因在小鼠组织中的表达情况;应用southern印迹杂交法分析基因存在状态。结果证实MFUT-Ⅱ为小鼠α1,2-岩藻糖基转移酶基因家族的新成员,含有一个完整的开放读码框,可编码347个氨基酸．其估计分子质量为39 kDa,和小鼠H及Secl基因具有序列同源性,分别与人类Se基因(79．0％)、大鼠Rat FTB(89％)基因、兔Rabbit FT-Ⅲ基因(77％)具有较高的序列同源性。用MFUT-Ⅱ基因转染的COS-7细胞具有α1,2-FT活性,MFUT-Ⅱ可在多种组织中产生 3．5kb大小的mRNA转录产物。基因Southern印迹杂交分析结果显示:基因MFUT-Ⅱ仅为一个拷贝。这些结果证明MFUT-Ⅱ为小鼠的Se基因。     

糖基转移酶的结构生物学

随着糖组学的提出,糖基转移酶已成为人们的研究热点。糖基转移酶参与二糖、聚糖、糖苷和复合糖类中糖部分的合成。糖基转移酶的催化活性及其高度的底物专一性都与其结构密切相关。糖基转移酶在糖类酶促合成中具有应用前景。     

小鼠α1，2岩藻糖基转移酶基因的克隆及表达

本文报告小鼠GDP岩藻糖：β半乳糖苷α1,2-岩藻糖基转移酶（α1,2-fucosyltansferase,α1,2-FT）基因的克隆,并进行功能鉴定。利用RT—PCR方法克隆小鼠α1,2-岩藻糖基转移酶基因编码区MFUT-II,测序后将其插入表达载体pcDNA3．1的多克隆位点,构建表达载体pcDNA3．1-MFUT-II;采用磷酸钙法将其转染于COS-7细胞进行表达,通过对底物特异性比较研究酶的性质;应用Northern印迹杂交法研究基因在小鼠组织中的表达情况;应用Southern印迹杂交法分析基因存在状态。结果证实MFUT-II为小鼠α1,2-岩藻糖基转移酶基因家族的新成员。含有一个完整的开放读码框。可编码347个氨基酸。其估计分子质量为39kDa,和小鼠日及Sec1基因具有序列同源性。分别与人类Se基因（79．O％）、大鼠Ratrrs（89％）基因、兔Rabbit FT-III基因（77％）具有较高的序列同源性。用MFUT-II基因转染的COS-7细胞具有α1,2-FT活性。MFUT-II可在多种组织中产生3．5kb大小的mRNA转录产物。基因Southern印迹杂交分析结果显示：基因MFUT-II仅为一个拷贝。这些结果证明MFUT-II为小鼠的Se基因。     

糖基转移酶与肿瘤标志

糖基转移酶与肿瘤标志张迺哲（河北省医学科学院生化研究室,石家庄０５００２１）关键词糖基转移酶,肿瘤标志已知细胞癌变时,构成癌细胞膜的糖脂质和糖蛋白首先发生改变,肿瘤细胞膜糖蛋白糖链的改变使细胞间的识别和联系发生障碍。肿瘤细胞具有比正常细胞强的侵入和破...     

苦荞FtPCS基因克隆、表达及酶活性初步分析

该研究以Pb~(2+)诱导的苦荞(Fagopyrum tataricum)叶片转录组数据为基础,通过RT-PCR克隆,获得苦荞植物络合素合酶(Phytochelatins,PCs)基因(FtPCS);采用无缝克隆构建原核表达载体pET28a-PCS,并通过反向-HPLC结合DTNB[5,5′-二硫代双(2-硝基苯甲酸)]柱后衍生的方法,对纯化的FtPCS重组蛋白在Pb~(2+)存在条件下的催化活性进行初步分析,为进一步揭示FtPCS基因在苦荞重金属富集和解毒过程中的机制奠定基础。结果表明:苦荞FtPCS基因组序列全长5 456bp,包括8个外显子和7个内含子;FtPCS基因ORF序列全长1 485bp,编码494个氨基酸,预测分子量为55.10kDa。可溶性分析表明,苦荞FtPCS基因在E.coli BL21Star(DE3)中以包涵体的形式表达,采用梯度透析复性并结合钴离子螯合层析的方法获得纯化的FtPCS重组蛋白,复性的FtPCS蛋白具有催化GSH生成PC化合物的活性,而且低浓度的Pb~(2+)对其催化活性具有激活作用。     

苦荞黄酮转运相关蛋白基因FtAH4L的克隆及表达分析

为研究苦荞黄酮转运相关基因,以苦荞(Fagopyrum tataricum)品种"西荞二号"为材料,克隆到1条质膜H+-ATPase基因(autoinhibited H+-ATPase isoform 4 like,AH4L),将其命名为FtAH4L。通过开放阅读框(ORF)分析,FtAH4L基因cDNA全长3 398bp,开放阅读框2 898bp,编码966个氨基酸残基,理论分子量为109kD,等电点6.48。氨基酸保守基序比对分析表明,AH4L在植物种间较为保守。在茉莉素诱导处理和5种光(白色荧光、LED白光、LED蓝光、LED红光和UV-B)处理芽期苦荞后,采用半定量RT-PCR和AlCl3比色法分析结果表明,茉莉素处理后的苦荞胚轴和子叶中FtAH4L基因表达量与黄酮含量均显著上升,且二者呈正相关关系;5种光对子叶中FtAH4L表达量无显著影响,但均显著增加其黄酮含量;胚轴中,除LED红光外,各种光均显著提高FtAH4L表达量和总黄酮含量,且LED蓝光与UV-B的影响极显著。该研究结果为深入研究FtAH4L基因参与苦荞黄酮转运奠定了基础。     

苦荞锌指蛋白基因FtLSD1的克隆及其对非生物胁迫的应答

根据苦荞(Fagopyrum tataricum)花期转录组数据,分别以苦荞DNA和cDNA为模板,克隆得到1个苦荞C2C2型锌指蛋白基因FtLSD1(GenBank登录号KP252134)的DNA序列和cDNA序列,采用实时荧光定量PCR方法,研究了FtLSD1基因在非生物胁迫下的表达模式。结果显示:苦荞FtLSD1基因DNA全长2 427bp,由6个外显子和5个内含子构成,符合GU-AG剪切原则;cDNA序列包含一个528bp开放阅读框,编码175个氨基酸,具有LSD1家族的典型结构域;UV-B照射和水杨酸处理均能使FtLSD1基因的表达量上升,且UV-B处理在6h达到最大,为0h(CK)的3.84倍;水杨酸处理于10h达到最大,为0h(CK)的3.44倍,而4℃冷胁迫下该基因表达量保持稳定。推测该基因可能参与苦荞抗UV-B和高浓度水杨酸等非生物胁迫的应答反应,为苦荞的抗逆性研究提供新的视角。     

苦荞转录因子基因FtbHLH4的克隆及其对非生物胁迫的应答

根据苦荞花期转录组数据,克隆得到1个苦荞bHLH类转录因子基因,命名为FtbHLH4。采用实时荧光定量PCR技术,分析了非生物胁迫对苦荞芽期FtbHLH4基因表达的影响。序列分析表明,苦荞FtbHLH4基因DNA全长1 852bp,由7个外显子和6个内含子构成,符合GT-AG剪接原则;cDNA序列包含1个1 062bp的开放阅读框,编码353个氨基酸,具有bHLH类蛋白典型的螺旋-环-螺旋保守结构域。在脱落酸(ABA)、NaCl和PEG模拟干旱胁迫下,苦荞芽期FtbHLH4基因表达量均持续上升,至48h时达最大,分别为胁迫前的11.3倍、12.0倍和6.1倍。而在冷胁迫和UV-B胁迫下,苦荞芽期FtbHLH4基因表达量迅速下降,分别于6h和12h降低至胁迫前的24%和23%。研究推测FtbHLH4基因以不同机制参与了苦荞对非生物胁迫的应答过程。     

金荞麦和苦荞麦抗菌活性内生真菌的筛选及鉴定

从药用植物金荞麦和苦荞麦的根、茎、叶、花中分离到62株内生真菌,并以金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)[CMCC(B)63501]、小麦赤霉病菌(Fusarium graminearum)、黄瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cu-cumerinum)和绵腐病菌(Pythium aphanidermatum)6种微生物为指示菌对分离到的内生真菌进行抗菌活性检测。结果发现,分离的内生真菌菌株KQH-01、KQH-02和JQY-1的发酵醇提取物具有较好的抑菌活性。形态学特征和分子鉴定确定菌株KQH-01为炭角菌属(Xylaria sp.)真菌,菌株KQH-02为球毛壳菌(Chaetomium globosum),菌株JQY-1为葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea)。     

苦荞FtF5H基因克隆及表达分析

阿魏酸-5-羟基化酶(Ferulate 5-hydroxylase)是调控S型木质素合成的关键酶,为研究其在苦荞木质素生物合成途径中的分子机制,该文从苦荞转录组数据中筛选获得一个F5H基因,命名为FtF5H(GenBank登录号:MW455111),采用生物信息学方法对苦荞F5H蛋白的理化性质、信号肽、跨膜结构、亚细胞定位、亲疏水性、蛋白质二级结构、蛋白质三级结构、氨基酸结构、系统进化树等进行分析和预测,并运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析FtF5H基因在厚果壳苦荞与薄果壳苦荞的叶、花、茎、果壳中的差异表达。结果表明:(1)FtF5H基因序列包含1395 bp的完整cDNA开放阅读框,编码464个氨基酸。(2)FtF5H蛋白具有P450超家族结构,为亲水性稳定酸性蛋白,不具有跨膜结构域,且为非分泌性蛋白。(3)FtF5H蛋白的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,三级结构预测显示FtF5H蛋白与5ylw.1.A的相似度较高。(4)系统进化分析显示FtF5H属于CYP84A亚家族。(5)qRT-PCR显示FtF5H基因在两种苦荞中的不同部位均有表达,且在厚果壳苦荞果壳中的表达量是薄果壳的5倍,表达具有极显著差异。该研究为进一步研究苦荞木质素合成的分子调控机制奠定了基础,对苦荞新品种的培育具有重要意义。     

甜荞柠檬酸转运蛋白基因FeFRD3的克隆及表达分析

该研究采用同源克隆策略,从甜荞中克隆到1个柠檬酸转运蛋白基因FeFRD3(GenBank登录号为MG462907)。FeFRD3基因含一个1 554bp开放阅读框,编码517个氨基酸,预测蛋白分子量为55.83kD,等电点为8.48。生物信息学分析显示,FeFRD3蛋白含有8个跨膜区,定位于质膜和液泡膜上。蛋白序列分析结果表明,FeFRD3与拟南芥、大豆和水稻的FRD3同源蛋白有较高的序列一致性。系统进化树分析表明,FeFRD3属于具有将铁由根向地上部位长距离转运功能的柠檬酸转运蛋白,且与拟南芥AtFRD3亲缘关系最近。qRT-PCR分析结果表明,FeFRD3基因在甜荞根、茎、叶和种子中均有表达,但在根中的表达量最高,在种子中的表达量最低;缺铁胁迫没有影响FeFRD3基因在根中的表达,但高铁胁迫明显诱导了该基因在根中的表达。研究结果为进一步深入研究FeFRD3基因在甜荞铁长距离转运中的功能奠定了基础。     

美洲商陆PaENO基因克隆及其表达分析

烯醇化酶(enolase,ENO)作为糖酵解途径的一个酶,还能够参与植物生长发育以及应对非生物胁迫。该研究以镉超富集植物——美洲商陆(Phytolacca americana L.)为材料,根据美洲商陆转录组数据,设计特异性引物,从叶片中克隆PaENO基因,并进行序列分析、原核表达与纯化、表达模式分析以及抗镉实验,为深入研究PaENO蛋白的酶活性质以及PaENO基因在美洲商陆应对镉胁迫过程的功能机制奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得PaENO基因(GenBank登录号为JN656932.1),该基因开放阅读框为1 335 bp,编码444个氨基酸。(2)多序列比对分析显示,PaENO蛋白与冰叶日中花的ENO蛋白序列一致性最高,为93.47%;系统进化分析表明,PaENO与冰叶日中花、甜菜、菠菜的亲缘关系较近,处于同一进化分支。(3)RT PCR结果显示,PaENO基因在美洲商陆叶中表达量最高为根的2.5倍,茎中表达量最低,仅为根的1/5;Cd胁迫后PaENO基因表达水平显著升高,并于2 h时PaENO基因表达量迅速升高至Cd胁迫前(0 h时)的9.54倍,Cd胁迫12 h、24 h时降低到0 h时的 3.12倍和2.89倍,说明PaENO基因参与了美洲商陆应对Cd胁迫的响应。(4)通过成功构建原核表达载体pET28a PaENO并转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞,经IPTG诱导后,在50 kD左右出现目的条带,然后用超声破碎大肠杆菌细胞,离心后分别取上清和沉淀,SDS PAGE检测发现,PaENO在上清和沉淀中都有表达,而且在上清中的表达量较高;使用Ni亲和层析试剂盒纯化PaENO蛋白,获得了纯化的PaENO蛋白;镉抗性实验结果初步证实,表达PaENO蛋白能够显著提高大肠杆菌对镉的抗性。研究认为,PaENO蛋白可能以转录因子(PaMBP 1)的形式在美洲商陆应对镉胁迫过程中发挥调控作用。     

发状念珠藻醛酮还原酶基因NfAKR的克隆与表达

以发状念珠藻细胞为试材,采用PCR技术克隆了醛酮还原酶基因的开放阅读框(ORF)序列,命名为NfAKR。对基因序列特征进行了生物信息学分析,根据其编码氨基酸序列预测了NfAKR蛋白的三维结构,同时探讨了PEG-6000胁迫下NfAKR的表达特性。结果表明:NfAKR基因的编码序列长912bp,编码304个氨基酸,预测其编码蛋白的相对分子量为33.51kD,理论等电点为4.94,具有醛酮还原酶超家族保守结构域。NfAKR蛋白主要由10个α-螺旋和11β-折叠组成,中间形成一个疏水穴,作为酶的催化活性中心。NfAKR与点形念珠藻处在同一进化枝上,具有较近的亲缘关系。qRT-PCR分析显示,PEG-6000胁迫下NfAKR基因上调表达,当PEG-6000浓度为8%时,其相对表达量为5.66并达到峰值。依据NfAKR基因响应干旱胁迫上调表达的特性,推测醛酮还原酶可能参与发状念珠藻抵御干旱胁迫过程。     

香鳞毛蕨DfDREB基因克隆与表达模式分析

DREB(dehydration-responsive element-binding)转录因子是响应非生物胁迫反应的主要调节因子,为探索DREB在多年生草本药用植物香鳞毛蕨[Dryopteris fragrans(L.) Schott]抗逆过程中的功能,该研究克隆了DfDREB基因并进行生物信息学分析,采用qRT-PCR方法分析了DfDREB基因在不同激素及干旱、NaCl、高温和低温等逆境胁迫处理下的表达模式。结果表明:(1)成功获得DfDREB基因全长1 203 bp,其编码401个氨基酸,相对分子质量为43.66 kD,等电点为6.13,是亲水性非分泌蛋白,该蛋白具有AP2保守结构域,属于AP2家族。(2)实时荧光定量PCR分析表明,DfDREB基因在香鳞毛蕨根、叶柄和叶中均有表达,其中在叶中表达量最高,根中表达量最低;在水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和乙烯利(ETH)处理时,DfDREB基因表达上调,并都在1 h时表达量达到峰值;在脱落酸(ABA)处理时,DfDREB基因的相对表达量仅在12 h和24 h时呈上调表达,其余时间为下调表达;在干旱、NaCl和高温处理时,DfDREB基因表达均上调;低温处理0.5 h和12 h时DfDREB基因表达显著上调,但在低温处理1～6 h和24 h时无明显变化。研究表明,DfDREB基因响应激素和非生物胁迫处理,且基因表达受胁迫诱导。该研究结果为进一步探索香鳞毛蕨抗逆分子机制奠定了基础。