微生物异戊烯基转移酶研究进展

类异戊二烯(isoprenoids)是最具化学多样性的一种天然分子家族,参与微生物中类胡萝卜素、甾醇等次生代谢物的合成,这类物质在工业大规模生产中具有广阔的商业前景。异戊烯基转移酶是类异戊二烯合成途径中的关键酶,其活性及编码基因的转录水平参与调节次生代谢物产量,在类异戊二烯化合物生物合成途径中发挥重要作用。本文重点归纳了微生物中异戊烯基转移酶的发现与鉴定,分析其结构特点与链长决定机制,讨论异戊烯基转移酶家族之间的复杂进化,概述酶基因表达调控的应用以及生物合成研究现状,为深入研究异戊烯基转移酶作用机理及各领域中的应用提供思路。     

植物异戊烯基转移酶研究进展

次生代谢产物的生物学作用被认为是高等植物生存和进化的关键.类异戊二烯(Isoprenoids)化合物作为植物中极为丰富的一类次生代谢物,在植物信号转导、适应气候、繁殖及防御等方面具有多种生理功能.此外,植物类异戊二烯化合物还广泛应用于制药、天然乳胶、香料及有机合成等工业领域,具有重要的经济价值.异戊烯基转移酶(Pren...     

玉米异戊烯基焦磷酸异构酶基因的克隆及其功能分析

以玉米嫩叶为材料,采用RT-PCR技术克隆了植物萜类物质前体生物合成过程最后一个关键酶--异戊烯基焦磷酸异构酶(IPI)基因的全长cDNA,命名为ZmlPI(GenBank登录号为AY738148),该基因cDNA全长为1 382 bp,包含1 104 bp的开放阅读框,编码367个氨基酸残基.颜色互补分析表明ZmlPI能推动工程菌XLI-Blue pTreZmlPI pAC-BETA超量表达β-胡萝卜素,证实ZmIPI具有典型的IPI基因的功能.     

植物中的异戊烯基转移酶

介绍了近年来植物中异戊烯基转移酶(又称异戊烯基二磷酸合酶,IPPS)的研究进展,着重讨论IPPS的链长决定机制,同时分析了有待解决的问题.     

异戊烯基转移酶基因在转基因烟草中的特异性表达

来自农杆菌（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍ ｅｆａｃｉｅｎｓ）的细胞分裂素生物合成基因——异戊烯基转移酶基因（ｉｐｔ）与矮牵牛（Ｐｅｔｕｎｉａ ｈｙｂｒｉｄａ Ｖｉｌｍ ．）中的磷酸核酮糖羧化酶小亚基启动子（ＳＳＵ）融合后转入烟草（Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ Ｌ．）。在转基因烟草中研究了这种嵌合基因的特异性表达,并且测定了内源细胞分裂素水平的变化。结果表明,矮牵牛的ＳＳＵ 启动子能够特异性地控制ｉｐｔ基因在烟草中的表达     

异戊烯基焦磷酸转运对雷公藤甲素生物合成的影响

雷公藤甲素是一种具有显著抗炎、抗肿瘤和免疫抑制活性的天然产物,市场需求量大,临床应用前景广阔.文中以雷公藤悬浮细胞为实验材料,通过对不同培养时期(7d、14 d)的细胞外源性添加D,L-甘油醛(DLG)以阻断异戊烯基焦磷酸(IPP)转运,分析诱导前后的细胞活性及生物量、雷公藤甲素累积量及其生物合成上游途径关键酶基因的变...     

巴西橡胶树顺式异戊烯基转移酶基因cDNA克隆及其序列特征分析

以巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)胶乳的RNA为Tester;叶片RNA为Driver,利用抑制消减杂交法(suppressive subtractive hybridization,SSH)构建了一个胶乳特异表达基因差减文库.通过反式Northern点杂交(reverse Northern dot blots)筛选到一个与顺式异戊烯基转移酶基因(橡胶生物合成的关键酶基因)高度同源的阳性克隆R363.采用RACE方法获得该克隆的全长cDNA(GenBank登陆号:AY461414).序列分析表明,该基因长1156 bp,含有873 bp的阅读框,编码290个氨基酸,分子量约为32.9 kD,等电点为7.2,含有N-端跨膜螺旋区.同源性分析表明R363编码的蛋白质具有异戊烯基转移酶家族的特征,含有cis-异戊烯基链转移酶的5个高度保守区,推测R363可能是一种新的顺式-异戊烯基转移酶基因.Northern blot分析显示,R363在胶乳中高度表达,在叶中不表达.乙烯处理前后表达强度一致,表明该基因表达不为乙烯所诱导.     

石蒜儿茶酚氧位甲基转移酶基因克隆与原核表达

采用同源克隆与RACE相结合的方法,首次从石蒜叶片中克隆到可能与加兰他敏生物合成相关的儿茶酚氧位甲基转移酶基因,命名为LrCOMT。核酸序列分析显示,该cDNA全长1 246bp,开放阅读框1 101bp,编码366氨基酸。氨基酸序列分析与比对发现,LrCOMT编码的氨基酸序列具有COMT蛋白的特征区域,且与鸢尾、玉米、烟草等植物COMT的同源性大于60%。将LrCOMT基因连接到原核表达载体pET-29a上,转化大肠杆菌BL21(DE3)的原核表达结果显示,重组蛋白受IPTG诱导表达,分子量大小约为40kD,与已报道的其他植物COMT大小基本一致。     

绿色杜氏藻异戊烯基焦磷酸异构酶基因(DvIPI)的生物信息学与诱导表达分析

异戊烯基焦磷酸异构酶(isopentenyl diphosphate isomerase,DvIPI)是绿色杜氏藻中类胡萝卜素等萜类物质合成过程中甲羟戊酸途径(mevalonate pathway,MVA)通路上一个重要的限速酶。实验中获得绿色杜氏藻IPI基因的全长序列(Gen Bank序号:KX189195),该基因全长4 641 bp,开放阅读框(ORF)为1 147 bp,编码382个氨基酸,并含有3个CBS结构域。蛋白质预测结果表明,DvIPI分子呈亲水性,不含信号肽,也不存在跨膜区域;同时,DvIPI中α-螺旋所占比例最高,中部呈现不规则的扭曲缠绕,两边各自有一个扭曲的多肽链单独远离中心。系统进化树分析显示,DvIPI与细菌IPI亲缘关系较近,而与被子植物以及其他藻类IPI亲缘关系较远。定量检测结果与RT-PCR结果表明,茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)浓度为50~100μmol/L时,对绿色杜氏藻类中类胡萝卜素含量、叶绿素含量以及绿色杜氏藻IPI基因表达水平的影响最为明显,且三者的变化趋势基本一致,推测Me JA对绿色杜氏藻类中类胡萝卜素、叶绿素的诱导作用可能与绿色杜氏藻类IPI基因有关。     

Luciferase cDNA from Japanese firefly,Luciola cruciata: Cloning,structure and expression in Escherichia coli

We have cloned the cDNA for luciferase from lantern poly(A)⁺ RNA of a Japanese firefly, Luciola cruciata (Genji botaru in Japanese). This cDNA directed the synthesis of enzymatically active luciferase under the control of the lac promoter in Escherichia coli. The amino acid sequence predicted from the cDNA sequence shows that Genji firefly luciferase consists of 548 amino acids and has a molecular weight of 60,024. Considerable sequence homology was found upon the comparison of the Genji and North American firefly luciferases.     

来源于大肠杆菌的NMN转移酶的克隆表达与酶学性质研究

在生物体内,NMN(烟酰胺单核苷酸)转移酶能够催化NMN生成NAD.本研究通过构建重组表达质粒pET30α(+)-Nmnat,成功实现来源于大肠杆菌的NMN转移酶基因(Nmnat)的原核表达.从大肠杆菌基因组中克隆得到的NMN转移酶基因长度为1 245 bp,所编码的重组酶分子量45 kDa.对重组酶的酶学性质进行分析,结果显示该酶最适反应温度和pH分别为37℃和7.5.4℃下,该酶的热失活半衰期可长达990.2 min.Mn2+、Fe2对该酶的酶活的激活作用显著,而EDTA对酶活能造成明显的抑制作用.酶动力学分析结果显示,该酶对底物NMN催化的Km和Vmax分别为16.89 mmol/L和2.46 μmol/(L·min).该NMN转移酶基因在大肠杆菌宿主中的成功表达,为NAD生物合成应用研究奠定了基础.     

苦楝丛枝植原体质粒的测定与分子特征

摘要: 【目的】测定苦楝丛枝植原体(CWB 植原体)质粒并分析其分子特征。【方法】扩增苦楝丛枝植原体质粒片段并进行系统进化分析,预测质粒编码蛋白的跨膜区、亚细胞定位;以质粒pCWBFq repA为模板制备探针,利用Southern blot 方法检测苦楝丛枝植原体及其他几种植原体的质粒。【结果】测定了苦楝丛枝植原体福清株系的一个质粒pCWBFq,该质粒全长4446 bp,A + T含量为73.5%,编码6个蛋白,其中pCWBFq P2-P5 五个编码蛋白分别含有3、2、1 和2个跨膜区,其信号肽(Singnal Peptide,SP)信号值分别为0.989、0.505、0.918和0.914。氨基酸序列相似性比较表明: pCWBFq RepA 蛋白与其他植原体质粒RepA 的同源性在9.6%－85.6%之间,而pCWBFq SSB 蛋白与其他植原体质粒SSB 的同源性在74.0%－89.4%之间。用pCWBFq repA 探针检测到苦楝丛枝植原体中质粒的存在,同时也能够检测到16SrI组的泡桐丛枝植原体(PaWBNy),海南长春花绿变植原体(PeVHn),苦楝丛枝植原体福州株系(CWBFz)和桑树萎缩植原体濮阳株系(MDPy)中的质粒,但16SrV 组的枣疯植原体北京株系(JWBBj)、樱桃致死黄化西昌株系(CLYXc)和重阳 木丛枝南昌株系(BiWBNc) 中未能检测到任何杂交信号。【结论】苦楝丛枝植原体质粒pCWBFq编码的6个蛋白中,除与质粒复制有关的RepA和SSB外,另外4个均为含有疏水结构的分泌蛋白或膜蛋白。植原体质粒的同源基因间存在程度不同的变异,其中repA 基因在所有植原体质粒上均存在,但变异性相对较大,而ssb基因仅存在于16SrI 组植原体质粒中,且变异相对较小。16SrI 组的CWBFq、PaWBNy、PeVHn、CWBFz和MDPy 中均存在数量和大小不同的质粒,而16SrV 组的JWBBj、CLYXc和BiWBNc 中或含有的质粒因与pCWBFq repA 探针的同源性较低而不能被检测到。     

3α-羟类固醇脱氢酶基因的质粒载体构建和表达

目的 实现3α-羟类固醇脱氢酶基因在大肠埃希菌中的高可溶性表达.方法 从土壤中分离睾丸酮丛毛单胞菌,提取其基因组DNA,PCR扩增3α-羟类固醇脱氢酶(3α-HSD)基因,将它克隆到原核表达载体上进行诱导表达.提取细菌总蛋白进行SDS-PAGE分析并测定酶活性.结果 经核苷酸序列测定和酶切鉴定结果表明,成功地构建了重组质粒,IPTG诱导表达后,获得融合蛋白,SDS-PAGE初步测定目的蛋白的相对分子量约为29kDa,与预期理论值一致;酶活性测定结果表明菌体可溶性总蛋白HSD酶比活性为142.81 U/mg,是对照BL21的12.97倍.结论 该研究成功地构建了3α-羟类固醇脱氢酶基因高效原核表达系统,为利用基因工程手段大量制备3α-HSD的工作奠定了基础.     

蝮蛇类凝血酶基因的分析及表达研究

从蝮蛇（ＡｇｋｉｓｔｒｏｄｏｎｈａｌｙｓＰａｌａｓ）毒腺中抽提总ＲＮＡ,经ＲＴＰＣＲ扩增该基因,克隆后经全序列测定,蝮蛇类凝血酶ｐａｌａｓｅ的ｃＤＮＡ长７０８个核苷酸,即编码２３６个氨基酸;根据同源性,推测该类凝血酶ｐａｌａｓｅ的活性中心为Ｈｉｓ４１、Ａｓｐ８６和Ｓｅｒ１８２;二硫键为Ｃｙｓ７Ｃｙｓ１３９、Ｃｙｓ２６Ｃｙｓ４２、Ｃｙｓ７４Ｃｙｓ２３４、Ｃｙｓ１１８Ｃｙｓ１８８、Ｃｙｓ１５０Ｃｙｓ１６７和Ｃｙｓ１７８Ｃｙｓ２０３;该蝮蛇毒类凝血酶ｃＤＮＡ序列及推导的氨基酸序列均为首次报道。构建Ｔ７启动子控制下的ｐａｌａｓｅ的大肠杆菌表达质粒,ＩＰＴＧ诱导ｐａｌａｓｅ获得表达。     

人成骨蛋白-1成熟肽基因在大肠杆菌中的克隆与表达

本实验报告了人成骨蛋白 - 1成熟肽基因在大肠杆菌中的克隆与高效表达。通过计算机软件分析 ,采用大肠杆菌偏爱密码子设计并分段合成了人成骨蛋白 - 1成熟肽编码基因片段。用 PCR技术扩增目的基因片段 ,先克隆到 p UC1 9载体上 ,测序正确后再将其克隆到 p BV2 2 0表达载体上 ,以DH5α为宿主菌 ,42℃ ,6 h诱导表达。经 SDS- PAGE鉴定分析 ,在约 1 6× 1 0 3处有一新的蛋白质条带 ,扫描分析表明 ,该条带占菌体总蛋白含量的 40 %左右。     

Bacillus licheniformis6816碱性蛋白酶基因在E.coli中的克隆和表达

用PCR方法从地衣芽孢杆菌6816中扩增了碱性蛋白酶基因（apr),扩增的1.14kb的DNA片段插入到大肠杆菌载体pET-20b中,构建成重组分泌型表达载体pAPR1。pAPR1中碱性蛋白酶基因在大肠杆菌宿主JM109（DE3）中得到表达,SDS-PAGE分析显示融合表达产物的分子量为30kD,同核酸序列测定所推导的值相符,表达产物占细胞总蛋白的7.5%,重组菌的酶活比出发菌株提高了3.3倍,研究发现,重组的碱性蛋白酶在进入大肠杆菌周质空间时存在前肽自动脱落的现象。     

Prokaryotic expression,in vitro folding,and molecular pharmacological characterization of the neuropeptide Y receptor type 2

G protein‐coupled receptors (GPCRs) are a class of membrane proteins that represent a major target for pharmacological developments. However, there is still little knowledge about GPCR structure and dynamics since high‐level expression and characterization of active GPCRs in vitro is extremely complicated. Here, we describe the recombinant expression and functional folding of the human Y₂ receptor from inclusion bodies of E. coli cultures. Milligram protein quantities were produced using high density fermentation and isolated in a single step purification with a yield of over 20 mg/L culture. Extensive studies were carried out on in vitro refolding and stabilization of the isolated receptor in detergent solution. The specific binding of the ligand, the 36 residue neuropeptide Y (NPY), to the recombinant Y₂ receptors in micellar form was shown by several radioligand affinity assays. In competition experiments, an IC₅₀ value in low nanomolar range could be determined. Further, a K_D value of 1.9 nM was determined from a saturation assay, where NPY was titrated to the recombinant Y₂ receptors. © 2009 American Institute of Chemical Engineers Biotechnol. Prog., 2009     

E.coli木糖异构酶基因的克隆及表达条件的优化

采用PCR技术以大肠杆菌JM109基因组DNA为模板扩增得到木糖异构酶基因xylA,连接到载体pET-22b( ),得到重组质粒pET-22b( )-xylA。将此重组质粒转化到大肠杆菌菌株BL21(DE3)中,重组菌株经IPTG诱导后,通过半胱氨酸-咔唑法测得木糖异构酶活力。每mL发酵液中重组菌株显示出酶活力约为0.84 U。SDS-PAGE电泳结果显示出明显的5×104(相对分子质量)特异性蛋白质条带。