草莓蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶1(SnRK1)α亚基编码基因的克隆及表达分析

植物的蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶1(Sn RK1)与酵母蔗糖非发酵蛋白激酶1(SNF1)以及哺乳动物AMP激活的蛋白激酶(AMPK)同源,都是异源三聚复合体结构,含有α催化亚基和β、γ两个调节亚基来维持蛋白结构的稳定和激酶活性。本试验以‘妙香7号’草莓(Fragaria×ananassa)为材料,通过反转录PCR克隆得到一个Sn RK1的α催化亚基编码基因,命名为Fa Sn RK1α。序列分析显示该基因全长1 557 bp,共编码518个氨基酸,预测Fa SnRK1α蛋白分子质量为59.159 k Da,理论等电点为8.54,定位于细胞质和细胞核。生物信息学分析发现Fa SnRK1α的氨基酸序列与其他植物Sn RK1α蛋白具有较高同源性,含有KD(kinase domain)、UBA(ubiquitin associated domain)和β-SID(β-submit interaction domain)三个保守结构域。组织特异性分析表明Fa Sn RK1α在草莓根、茎、叶、花和果实中均有表达,在果实发育进程中Fa Sn RK1α的表达水平呈上升趋势。荧光定量PCR分析表明,果实中Fa Sn RK1α受脱落酸(ABA)诱导,表明该基因可能与ABA诱导的果实发育和成熟有关。     

小桐子JcCIPK2基因的克隆与表达分析

钙调磷酸酶B类似蛋白互作蛋白激酶(CBL-interacting protein kinase, CIPK)是一类植物中特有的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶,参与多种生物和非生物胁迫响应过程。该实验通过RT-PCR克隆了小桐子(Jatropha curcas L.)JcCIPK2基因cDNA全长序列,采用荧光定量qRT-PCR分析JcCIPK2基因在不同组织及不同处理(12℃和1℃低温、42℃高温、30%PEG、250 mmol/L NaCl、150μmol/L ABA)下的表达模式。结果显示:(1)小桐子JcCIPK2基因开放阅读框全长1 398 bp,编码465个氨基酸,相对分子量为52.95 kD,等电点为8.89。(2)蛋白质结构分析表明,JcCIPK2的N端含有位于第11～265个氨基酸之间的丝氨酸/苏氨酸激酶_蔗糖非发酵-1型相关蛋白激酶3催化域STKc_SnRK3,在激酶结构域内还具有激活环(Activation Loop);C端含有位于第316～430个氨基酸之间的CIPK蛋白激酶调控域CIPK_C,其调控域中含有CIPK家族典型的能与CBL特异性结合的NAF结构域,位于第314～369个氨基酸之间。(3)系统进化分析显示,小桐子JcCIPK2蛋白与同属于大戟科的木薯(Manihot esculenta Crantz.)同源关系最近,序列一致性达87%。(4)qRT-PCR分析表明,JcCIPK2基因在小桐子根、茎、叶中均有表达,经12℃和1℃低温处理后,叶片中JcCIPK2基因的表达都呈现先上调后下调表达的趋势,且都在低温处理24 h的表达量最高,与对照相比分别上调了6.0倍和16.72倍;小桐子JcCIPK2基因在42℃高温、30%PEG、150μmol/L ABA、250 mmol/L NaCl处理下也受到不同程度的诱导表达。研究推测,JcCIPK2基因在小桐子对逆境的响应与适应中起重要作用。     

小桐子植物特异性酪蛋白激酶PS-CK1-5基因的克隆及原核表达分析

酪蛋白激酶(casein kinase, CK)作为一类普遍存在的Ser/Thr蛋白激酶，通过调节靶标蛋白的活性与稳定性，在植物整个生理过程及信号转导途径中发挥重要作用。基于同源序列比对，该研究对小桐子(Jatropha curcas)酪蛋白激酶基因家族进行鉴定与表达分析。结果表明，小桐子基因组中共鉴定到7个酪蛋白激酶1基因(CK1)、5个植物特异性酪蛋白激酶1基因(PS-CK1)、3个酪蛋白激酶2α亚基基因(CK2-α)、2个酪蛋白激酶2β亚基基因(CK2-β)，4个亚家族成员在氨基酸长度、等电点及外显子数目等都有其家族特异性。蛋白的氨基酸序列比对表明，小桐子酪蛋白激酶1都包含N端保守激酶结构域，同时其内部都鉴定到典型的激酶活性环基序、ATP结合核心基序、核定位信号肽。qRT-PCR表达分析表明，小桐子JcPS-CK1-5基因在叶片与根中都属于低温诱导基因，可能参与小桐子抗冷性过程。构建其原核表达载体pET-32a-JcPS-CK1-5，并在BL21(DE3)中诱导表达，得到81.6 kD的条带，与理论融合蛋白的分子量一致。这可为小桐子CK基因的功能鉴定及逆境信号转导机制研究提供参考。     

花生类受体蛋白激酶基因AhBAK1的克隆及原核表达

BAK1是富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶,参与调控植物先天免疫反应过程中的程序性细胞死亡过程。实验室已有的花生铝胁迫转录组数据揭示AhBAK1为铝胁迫响应基因。为研究其在花生抗铝机制中的作用,该文分析了铝胁迫下AhBAK1在花生耐铝品种‘99-1507’和铝敏感品种‘中花2号’(‘ZH2’)根尖中的转录变化,采用RT-PCR技术进行扩增AhBAK1的完整CDS序列,并对序列特征进行了分析。结果表明:AhBAK1显著响应铝处理,且在‘99-1507’中有着更强的诱导表达; AhBAK1包括625个氨基酸残基,属富亮氨酸重复区类受体激酶,具跨膜域和蛋白激酶催化结构域,不存在信号肽,预测定位于细胞质膜;我们进一步构建了含有AhBAK1激酶域的pGEX-6p-1-AhBAK1-CD重组质粒,体外诱导表达出约70kD可溶性蛋白,经凝胶亲和层析纯化,最终得到基于蛋白印迹实验(Western Blot)验证正确的重组蛋白。为进一步研究AhBAK1的生物学功能和生化功能奠定了基础。     

AMP激活的蛋白激酶α2亚基在大肠杆菌中的克隆及表达

目的:AMP激活的蛋白激酶(AMPK)在脑内作为多功能能量感受器发挥作用,主要协调代谢和能量的需要。脑神经元中AMPKα2亚基的含量明显高于α1亚基,本研究选择α2亚基作为对象,研究其在大肠杆菌中的表达情况,为以蛋白原核表达为前提的研究技术的应用提供实验依据。方法:大鼠AMPKα2蛋白编码区片段通过PCR方法从重组pcDNA3质粒中扩增后,克隆至带有λcI基因的pBT载体,构建融合表达载体pBT-AMPKα2。通过核苷酸序列测定证实结果正确后,转化pBT-AMPKα2入大肠杆菌XL-1 Blue MR菌株,IPTG诱导目的蛋白表达。结果:Western blotting显示AMPKα2-λcI融合蛋白表达,分子量约为89ku,与预期相符合。结果还表明AMPKα2-λcI融合蛋白以可溶性蛋白和不溶性包涵体两种形式存在,前者不稳定易发生降解,生成AMPKα2和λcI蛋白,分子量分别是62ku和27ku;后者稳定不发生降解。结论:AMPKα2亚基能以AMPKα2-λcI融合蛋白的形式在大肠杆菌中表达,这为今后以pBT-AMPKα2融合表达载体为工具利用大肠杆菌双杂交系统筛选AMPKα2的相互作用蛋白奠定基础。     

小桐子糖原合成激酶基因JcGSK的克隆与表达分析

以小桐子(Jatropha curcas L.)cDNA为模版,克隆了JcGSK基因的CDS序列。序列分析表明,JcGSK基因包含1 230bp完全阅读框(ORF),编码409个氨基酸。预测其编码蛋白质的相对分子量为46.33kD,理论等电点为8.58。Blast搜索结果及进化分析结果表明,JcGSK蛋白与巴西橡胶树GSK蛋白的氨基酸序列一致性最高(94%)且亲缘关系最近;JcGSK基因编码的蛋白具有一个蛋白激酶特有的结构域。组织表达结果显示,JcGSK基因在小桐子根、茎、叶、花、果皮和种子中都有表达,且在根中表达量最高。小桐子幼苗在NaCl、ABA、PEG、低温和机械损伤处理后JcGSK基因表达量有不同程度的上调,推测其参与小桐子非生物胁迫响应和信号传导过程。JcGSK基因在种子中也有较高表达,在种子发育过程中表达量的变化与种子生长发育趋势基本一致,推测JcGSK基因也参与调控小桐子种子的生长发育。     

重组人蛋白激酶CK 2α亚基的原核表达、纯化与鉴定

将构建成功的人蛋白激酶 CK2 α亚基 c DNA的重组质粒 ,转化大肠杆菌 BL2 1 ( DE3) ,IPTG诱导后获特异高效表达 ,表达蛋白占菌体总蛋白的 30 % ,但大多数重组蛋白以不溶形式存在 .表达产物依次进行 DE- 5 2、P1 1磷酸纤维素和肝素 - Sepharose柱层析分离 ,最后从 30 9mg可溶性蛋白质中得到 6.1 mg纯化蛋白 . SDS- PAGE显示纯化的蛋白质为一分子量 4 2 k D的单一蛋白带 .Western- blot的结果证明 :纯化的表达产物与抗人 CK2α抗体可发生特异性免疫反应 . CK2α和β亚基等摩尔分子混合可组成有完全活性的全酶 .重组的 CK2全酶的性质和功能与该酶的已知特性一致 .这些结果证明重组蛋白是人蛋白激酶 CK2 α亚基     

砂梨CONSTANS基因的克隆及原核表达分析

为了探索梨树植物的开花调控机制,本研究以砂梨(Pyrus pyrifolia Nakai)叶片为材料,采用同源序列克隆法,进行了开花调控相关基因CONSTANS的克隆,命名为PyCO,GenBank登录号为KF246572。序列分析表明,该基因包含一个1023 bp的开放阅读框,编码340个氨基酸,推测蛋白质分子量为37.81 kD,等电点为5.95。PyCO蛋白具有典型的植物CO家族的结构特征,含有2个高度保守的B-box及CCT结构域。进化树分析表明,该氨基酸序列与苹果的同源性接近93%,与碧桃、可可树、草莓等其他高等植物的CO类蛋白同源性也在70%以上。原核表达获得了具有较高表达水平的融合蛋白,分子量约为58.5 kD,为进一步探索梨树开花调控机理奠定了基础。     

小桐子低温诱导查耳酮合酶基因的克隆及其表达分析

为了解查耳酮合酶在小桐子(Jatropha curcas)抗冷性形成中的作用, 基于小桐子低温锻炼转录组和数字基因表达谱数据, 克隆了低温新诱导表达的小桐子查耳酮合酶基因(JcCHS), 并分析了该基因的表达特性和功能。结果表明, JcCHS 基因的cDNA全长为1386 bp, 包含完整开放阅读框(ORF) 1170 bp, 编码389个氨基酸, JcCHS的理论分子量为42.2 kDa、等电点为6.53, 与蓖麻CHS 蛋白序列的相似性高达93.6%, 具有III 型聚酮合酶家族保守的查耳酮合酶/ 对苯乙烯合酶结构域。半定量RTPCR分析表明, JcCHS 在小桐子各组织中都有表达, 其中根的表达量较高。JcCHS 基因的表达能在一定程度上提高重组酵母菌的低温抵抗能力, 这说明JcCHS 基因可能参与了小桐子的抗低温响应。     

α-苦瓜素基因的克隆和原核表达

α-苦瓜素(Alpha-momorcharin)是一种多功能核糖体失活蛋白,具有抗肿瘤、抗HIV-1和抗菌活性,并同时具有免疫抑制活性.利用PCR(polymerase chain reaction)技术从苦瓜基因组中扩增出了成熟的α-苦瓜素蛋白基因,并亚克隆到表达载体pET28a( )上,然后分别在BL21(DE3) 和RosettaTM(DE3)pLysS中进行表达.结果表明只在RosettaTM(DE3)pLysS中,重组α-苦瓜素基因能成功地表达出33 kD大小的重组蛋白,而且在18℃和22℃的温度下,经IPTG诱导后,能成功地表达出大量可溶性重组蛋白.利用重组蛋白的N末端带有的6×His 标签,通过Ni-NTA柱纯化获得了α-苦瓜素重组蛋白.Western杂交实验表明,纯化后的重组蛋白可与鼠抗His-Tag单克隆抗体发生特异性反应.α-苦瓜素重组蛋白的获得为进一步系统研究和改造其功能与活性奠定了基础.     

小桐子MYB基因家族的鉴定及JcMYB308基因的克隆与低温表达分析

MYB转录因子家族参与植物生长发育及对环境胁迫的应答等过程。该实验基于小桐子基因组数据库,对MYB基因家族进行鉴定,克隆了小桐子Jc MYB308基因,并对其功能结构域、系统进化、基因结构及低温表达特性进行了分析。结果表明,小桐子全基因组共鉴定到213个MYB基因家族成员,聚类为6个亚家族。克隆的Jc MYB308基因片段长度为713 bp,基因结构具有较高的保守性,均含有两个外显子,进化树显示其与同属大戟科的蓖麻亲缘关系最近,序列一致性为62.7%。q RT-PCR表达分析表明,小桐子Jc MYB308基因的表达存在组织表达特异性,在根中表达量较高,而在叶片中表达量相对较低,在根与茎中低温胁迫24 h时达到最大表达量。     

向日葵V-ATPasea3亚基基因的克隆及表达分析

采用RACE技术,从向日葵P50中克隆V-ATPase a3亚基基因c DNA全长,并进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR分析不同浓度、不同时间的Na Cl、ABA和PEG模拟干旱胁迫条件下V-ATPase a3亚基基因的表达特征,以及相同胁迫条件下该基因在向日葵不同器官的表达特征。序列分析表明,该基因c DNA全长2 873bp,含5'-UTR 109bp、3'-UTR 295bp及编码区2 469bp,编码822个氨基酸,其编码蛋白质的理论分子质量为204.55k Da,等电点为6.29,Gen Bank登录号为KU315054。该基因编码的蛋白质为疏水性的跨膜蛋白,亚细胞定位预测其在质膜上。向日葵V-ATPase a3亚基与已报道的10种植物的V-ATPase a3亚基的同源蛋白有高度相似的保守区域,在进化上与朝鲜蓟的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明,向日葵受到Na Cl、ABA和PEG模拟干旱三种非生物胁迫后,V-ATPase a3亚基基因均上调表达,但表达模式不同,不同器官存在特异性表达差异。研究认为,V-ATPase a3亚基基因响应了向日葵非生物胁迫的应答,为加强对V-ATPase基因的利用奠定基础。     

日本血吸虫蛋白酶体α2亚基基因的克隆、表达及功能分析

26S蛋白酶体是一种能够降解大多数内源性蛋白的多亚基复合物,它的蛋白降解作用能够影响细胞周期、转录控制和其他一些重要的细胞进程。本实验利用PCR技术从日本血吸虫18d童虫中首次扩增到蛋白酶体α2亚基基因(GenBank Accession No.AY813725),序列分析表明该基因的开放阅读框(ORF)含708bp,编码235个氨基酸,理论分子量25.84kDa。同源性分析结果显示,该基因为日本血吸虫蛋白酶体α2亚基,命名为SjPSMA2。实时定量PCR分析显示该基因在7d、13d、18d、23d、32d和42d虫体中都有表达,7d和23d虫体表达量低于其他几个时期。构建了该基因的原核表达质粒pET28a(+)-SjPSMA2,在大肠杆菌系统中成功获得了表达,重组蛋白以包涵体形式存在,Western blotting显示表达产物能被日本血吸虫成虫粗抗原免疫血清所识别,并且能检测到天然状态下该蛋白的存在。应用重组蛋白免疫BALB/c小鼠后,诱导产生了较高的特异性抗体水平及12.33%的减虫率和35.23%的肝脏减卵率。SjPSMA2基因及其表达产物的获得,为探索蛋白酶体在血吸虫生长发育中的作用提供了重要基础。     

基因串联原核高效表达胸腺肽α1

人工合成含有SD序列、胸腺肽α1(Tα1)基因、纯化标签和酶切位点的DNA序列作为构建元件,利用同尾酶将其依次克隆到pET-32a(+)中,得到含有1-8个不同重复数目的含SD序列基因的串联表达载体,利用PCR初步鉴定和进一步的测序证实序列完全正确。进而利用lacZ基因作为指示基因,将带有SD序列的lacZ基因克隆到不同Tα1基因串数载体末尾,利用蓝白斑实验验证启动子后不同SD序列的效率,证实串联载体中的各个SD序列均能有效启动翻译。在此基础上对各串表达载体进行摇瓶发酵,SDS-PAGE电泳检测证实各串均可正确表达Tα1,且为可溶性表达。本文为小肽原核高效表达提出了新方法,有望成为小肽高效表达的新途径。     

GA2ox1氧化酶基因的克隆及原核表达

采用RT-PCR从拟南芥基因组中克隆到GA2ox1基因,通过Gateway克隆技术构建原核重组表达载体pDEST17-GA2ox1,并转化大肠杆菌BL(21)star,对蛋白原核表达条件进行优化.结果表明,最佳表达条件为温度30℃、IPTG浓度0.2 mmol/L、诱导6 h.蛋白表达形式为包涵体,与Biotech对GA2ox1基因在大肠杆菌中的表达情况推测的结论一致.重组蛋白分子质量约为40 kD,经Ni Sepharose亲和层析柱纯化和Western blot鉴定得纯度90%以上的GA2ox1重组蛋白.研究结果为GA2ox1抗体制备及蛋白功能的进一步研究奠定了基础.     

意大利蝗血蓝蛋白亚基Ⅰ基因的克隆与原核表达

昆虫血蓝蛋白是在昆虫体内普遍存在的一种含Cu~(2+)的多功能蛋白,除参与呼吸外还具有能量贮存、抗菌和抗病毒等多种生物学功能。为了研究意大利蝗(Calliptanus italicus)血蓝蛋白亚基Cit Hc-1的结构和表达,通过RACE技术获得了Cit Hc-1的全长cDNA(2 335 bp)序列,其中开放阅读框2 079 bp,编码692个氨基酸,预测蛋白分子量79.88 k Da。序列比对结果显示Cit Hc-1基因cDNA序列与蝗总科其他物种血蓝蛋白亚基Ⅰ的cDNA序列的相似性为91%~94%。利用MEGA的NJ法构建昆虫纲血蓝蛋白亚基Ⅰ系统发育树,结果显示意大利蝗Cit Hc-1与东亚飞蝗Lmi Hc-1血蓝蛋白遗传距离最近形成姐妹群。为了研究血蓝蛋白的结构和功能,成功构建了意大利蝗Cit Hc-1基因活性区域的原核表达载体。融合蛋白p EASY-E1-Hc分子量约为32 k Da,与预期值一致,为进一步分析意大利蝗C.italicus Cit Hc-1的功能提供了理论基础。     

仙台病毒F基因的克隆及原核表达

目的利用原核表达系统表达仙台病毒(Sendai Virus)F蛋白主要抗原片段FP(S),并对表达产物进行免疫学初步研究。方法根据GenBank公布的仙台病毒F蛋白(gi:9627219)的基因序列设计特异性引物,通过RT-PCR扩增出F基因的主要抗原片段FP(S),插入pMD-18-T载体中,鉴定正确后克隆入pQE31原核表达载体中,将鉴定正确的pQE31-FP(S)转化大肠埃希菌M15,IPTG诱导表达,对大肠埃希菌裂解物进行SDS-PAGE和Western-blot验证。结果大肠埃希菌表达的FP(S)相对分子质量约26×103,与预期相符;能与SeV阳性血清发生特异性反应,出现单一条带。结论原核表达的FP(S)蛋白有良好的抗原性,为检测仙台病毒抗体的ELISA检测方法的研究奠定了基础。     

牦牛OB基因的克隆及原核表达

肥胖基因(obese gene,OB gene)表达产物瘦蛋白(leption)具有调节体重、影响动物生长和繁殖率等一系列生物学功能。通过牦牛脂肪组织总RNA的提取,利用RT-PCR克隆出牦牛OB基因的成熟肽cDNA,构建OB基因的原核表达载体OB-pET32a(+),在大肠杆菌表达系统使融合蛋白表达,通过SDS-PAGE检测所表达的融合蛋白。结果表明,克隆的OB基因成熟肽片段为456 bp包含EcoR I和BamH I两个酶切位点,与普通牛、瘤牛该基因的相似性达98.6%。原核表达产物为包涵体形态,大小为31 kD,符合预期结果,为OB基因的高效表达系统的构建奠定基础。     

罗汉果SgHMGR基因的克隆、分析及原核表达

罗汉果甜苷V是一种葫芦烷型四环三萜类物质,作为主要的活性成分和甜味成分存在于成熟果实中,3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGR)作为萜类化合物生物合成途径中的第一个限速酶,位于甲羟戊酸(MVA)途径中,是罗汉果甜苷V生物合成途径中的重要调控位点。为了深入了解罗汉果甜苷Ⅴ的生物合成途径,该研究从罗汉果转录组数据中获得一条编码HMGR的unigene,以授粉后3 d的幼果作为实验材料,通过RACE技术获得了1 926 bp的全长序列,经过生物信息学软件分析,发现该基因含有1 749 bp的开放阅读框,编码582氨基酸残基,含2段跨膜区,分别位于50~72 aa和93~115 aa,亚细胞定位预测位于质膜或内质网上,预测该蛋白没有信号肽,系统进化树分析显示与同科植物黄瓜和甜瓜中HMGR基因的同源性最高。该研究采取去掉N端跨膜区的方法,构建原核表达载体转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导在上清和沉淀中均有融合蛋白出现,尤其在25℃诱导过夜后上清中表达最明显。该文是首次对SgHMGR基因全长序列的克隆及原核表达的功能验证,为进一步深化SgHMGR基因在罗汉果甜苷V生物合成途径中的功能及分子调控研究打下基础。