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。     

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。     

一个新高产青蒿倍半萜合酶基因的克隆、表达和分析

用RACE方法从青蒿(Artemisia annua L.)高产株系001中克隆了一个新的1 886 bp的全长倍半萜合酶cDNA.克隆的倍半萜合酶氨基酸序列与烟草马兜铃烯合酶、莨菪岩兰螺旋二烯合酶、棉花杜松烯合酶的一致性分别为39%、38%和41%;与青蒿柏木脑合酶、紫穗槐二烯合酶和一个推测的倍半萜合酶克隆cASC125的一致性为50%、48%和59%.cDNA编码区序列被克隆进原核表达载体pET-30a,并在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中诱导表达,但过量表达的蛋白主要是以不溶性蛋白形式存在.Northern blotting分析表明此基因在茎、叶和花中表达,在根中没有表达.     

查尔酮合酶基因的克隆、全序列分析及在大肠杆菌中的高效表达

类黄酮是植物中的一种重要的次级代谢产物,它与植物的花色形成有关。查尔酮合酶是类黄酮合成途径中的一个关键酶,在植物体内,ＣＨＳ表达量的增加或减少都可能改变花的。从矮牵牛花瓣的ｃＤＮＡ中克隆到了ＣＨＳ－Ａ基因,进行了全序列分析,并与国外已报道的ＣＨＳ－Ａ－序列进行了同源性比较。     

一个新高产青蒿倍半萜合酶基因的克隆、表达和分析

用RACE方法从青蒿（Artemisia annua L.)高产株系001中克隆了一个新的1886bp的全长倍半萜合酶cDNA。克隆的倍半萜合酶氨基酸序列与烟草马兜铃烯合酶,莨菪岩兰螺旋二烯合酶,棉花杜松烯合酶的一致性分别为39％,38％和41％;与青蒿柏木脑合酶,紫穗槐二烯合酶和一个推测的倍半萜合酶克隆cASC125的一致性为50％,48％和59％。cDNA编码区序列被克隆进原核表达载体pET-30a,并在大肠杆菌（Escherichia coli)BL21(DE3)中诱导表达,但过量表达的蛋白主要是以不溶性蛋白形式存在。Northern blotting分析表明此基因在茎,叶,花中表达,在根中没有表达。     

甜瓜鲨烯合酶基因克隆及酶分子结构分析

葫芦素类是主要分布于葫芦科植物中具有多种医药活性的四环三萜类化合物,目前药用葫芦素原料主要从甜瓜蒂中提取。该研究从甜瓜中克隆葫芦素类合成关键酶——鲨烯合酶(SQS)的基因,并对其序列进行了生物信息学分析。结果表明:DNA测序和BLASTRefSeqGene分析表明,克隆的甜瓜SQS基因片段具有完整的该酶基因开放阅读框架(ORF)序列。ORF分析显示,甜瓜SQS由417氨基酸残基构成,等电点为7.56。对推衍的甜瓜SQS氨基酸序列分析结果提示,该酶二级结构以α螺旋为主。结构域预测结果表明,SQS属于异戊二烯合酶家族,具有法呢酰基二磷酸及镁离子的结合位点。三级结构预测提示,甜瓜SQS为单体酶,其活性中心主要由几个α螺旋围绕形成的穴状结构。磷酸化位点分析显示,S~(48)处于酶活性中心相关~(47)VSRSF~(52)的模体中,而S~(196)是正选择位点,提示这两处磷酸化位点可能是甜瓜SQS酶活性调节的关键部位。以甜瓜SQS基因ORF序列构建系统发生树的系统发生分类结果与形态学分类结果一致。该研究结果为葫芦素类的生物合成调控研究提供了新的线索和实验依据。     

丹参环阿屯醇合酶基因克隆及表达分析

以丹参cDNA为模板,克隆了丹参环阿屯醇合酶(cycloartenol synthase,CAS)基因的cDNA序列(SmCAS),对其序列进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR方法研究了该基因在丹参不同器官及不同胁迫处理下的表达模式。结果显示:该基因全长2 346bp,包含2 271bp开放阅读框,编码756个氨基酸。预测其编码蛋白分子量为86.16kD,具有氧化鲨烯环化酶超家族典型的DCTAE结构域和QW结构域。该基因推测的氨基酸序列与人参、田七、积雪草、甘草、拟南芥的相似性分别为83%、84%、83%、81%和80%。SmCAS基因在丹参根、茎、叶、花中均有表达,在花中表达量最高;而且SmCAS基因能够响应ABA、低温和干旱的诱导。     

牛樟芝中一个新型还原型聚酮合酶基因的克隆及表达分析

为了研究牛樟芝中PKS基因与化合物之间的关系,该研究通过对牛樟芝基因组分析获得牛樟芝聚酮合酶基因,以此序列为模板设计含有起始密码子和终止密码子的特异引物并以牛樟芝c DNA为模板克隆获得一个高度还原型PKS(HR-PKS)基因全长,命名为AcPKS2;对AcPKS2基因进行生物信息学分析,并比较该基因在不同培养基上的表达量。结果表明:AcPKS2全长7 842 bp,有24个内含子,其外显子共编码2 613个氨基酸,该蛋白的相对分子质量为293.5 kDa,理论等电点pI为5.78。用CDD分析其结构域显示,该基因属于HR-PKS,其结构域组织排列为KS-AT-DH-MT-ER-KR-ACP-TE,8个结构域其活性位点分别为β-酮基合成酶(DTACSSSL)、酰基转移酶(GHSIGETA)、脱水酶(RNDGSTSPL)、甲基转移酶(SFDIITAFDV)、烯酰还原酶(HAGVSSPAA)、酮基还原酶(GSPGQANYTAA)、酰基转移酶(YGLDSLTSVRL)、硫酯酶(KQPNGPY)。系统发育树显示AcPKS2与其他化合物未知的HR-PKS蛋白聚为一支,结构域和系统进化树分析显示该基因可能编码一种新的含TE结构域高度还原型聚酮合酶;表达分析结果显示葡萄糖和果糖能够诱导该基因的表达。     

牛樟芝萜烯合成酶基因的克隆与鉴定

为了研究牛樟芝(Antrodia camphorata)倍半萜的生物合成,通过对牛樟芝基因组分析获得倍半萜类合成酶基因(AcTPS2),利用RT-PCR克隆获得其全长cDNA,对其进行生物信息学分析和表达谱分析。结果显示:AcTPS2基因cDNA全长1 068bp,Blast比对发现,AcTPS2含倍半萜类合成酶所独具的富含天冬氨酸序列DXXXD及萜类合成酶特有的RRDTSG-LDL保守序列;系统进化分析显示,AcTPS2基因与其他真菌的倍半萜聚为一类;表达谱分析显示,以甘露糖作为碳源、以酪蛋白胨作为氮源能够有效促进AcTPS2基因的诱导表达。研究结果可为以后牛樟芝倍半萜类生物合成提供一定的参考依据。     

牛樟芝免疫调节蛋白的过量表达及活性分析

[目的]用大肠杆菌高效表达牛樟芝免疫调节蛋白(Antrodia camphorata immunomodulatory protein,ACA).[方法]借助DNAworks3.2.4设计引物合成大肠杆菌密码子偏好性的ACA基因,构建于pET-32a和pGEX-4t-2,转化大肠杆菌,测序后分别命名为pET-32a-A...     

双向电泳和质谱技术分析樟芝无性孢子萌发相关蛋白

【目的】采用双向电泳(2DE)、质谱技术和实时荧光定量PCR(RT-q PCR)技术分析樟芝无性孢子萌发相关蛋白。【方法】分别提取培养0 h和24 h的樟芝孢子总蛋白并进行双向电泳分离,再用PDQuest软件进行差异蛋白分析,并用MALDI-TOF-MS技术对差异蛋白进行鉴定;其次将鉴定成功的蛋白与孢子萌发相关蛋白的本地数据库进行比对,获得樟芝中的孢子萌发相关蛋白信息,最后用RT-qPCR技术对相关基因的转录水平进行分析。【结果】两组样品共有32个差异蛋白点,其中在24 h表达量上调的蛋白25个,下调的蛋白7个。将32个差异蛋白点挖取鉴定,成功鉴定24个。其中,与孢子萌发相关的蛋白有10个,分别为GerO、Ubc1、Cat-1、Snf1、Cas2、SfaD、Chaperonin、Fad5、Tyrosine-P和ChiA。【结论】该研究结果为进一步解析樟芝无性孢子萌发的分子机制提供了理论依据。     

铁皮石斛蔗糖磷酸合成酶基因的克隆与原核表达

应用同源序列克隆法克隆了铁皮石斛蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因cDNA全长,并进行了原核表达分析,为进一步研究该基因的时空表达、功能分析及多糖合成机理提供理论依据。结果表明:(1)铁皮石斛SPS基因cDNA全长3 502bp,编码区3 186bp,GenBank登录号JF423929。该基因编码1 061个氨基酸,与文心兰的SPS基因氨基酸序列的一致性最高为93%,与其他科植物SPS基因的氨基酸序列的一致性均高于60%。(2)原核诱导表达结果显示,SPS基因在大肠杆菌中的重组蛋白分子质量约为118.7kD,其表达与序列分析推测的结论一致。(3)生物信息学分析表明,铁皮石斛SPS基因的二级结构包括了螺旋、β-折叠和无规则卷曲,是非跨膜结构的亲水性不稳定蛋白,有2个功能结构域,分别是蔗糖合成功能域及糖基转移功能域。     

广藿香香叶醇合酶基因克隆及表达分析

香叶醇合酶(geraniol synthase,GES)是香叶醇形成过程中非常重要的酶,是萜类代谢途径的限速酶。根据课题组广藿香转录组数据中的GES 转录本序列设计基因全长扩增引物,采用RT PCR方法克隆了广藿香GES基因的全长cDNA序列。对该基因进行了相关的生物信息学分析,并利用荧光实时定量PCR法检测了PcGES1基因在4个广藿香栽培种中不同时期茎、叶中的表达情况。结果显示：广藿香GES基因包含一个完整的ORF框,长1 734 bp,编码577个氨基酸,命名为PcGES1,GenBank登录号为KF926075 ;PcGES1基因编码的氨基酸序列与罗勒GES基因编码的氨基酸序列最为相近。广藿香GES蛋白定位在叶绿体中,无跨膜区域。PcGES1主要在叶中表达,老叶中表达量最高;从不同栽培种来看,PcGES1在石牌广藿香和高要广藿香中表达模式相似,在海南广藿香与印尼广藿香中表达相似,在海南广藿香老叶中表达最高。该研究结果为进一步阐明广藿香萜类代谢途径奠定了基础。     

巴西橡胶树HbNAC24基因克隆和表达分析

该研究以巴西橡胶树为实验材料,从橡胶树胶乳cDNA中克隆了NAC转录因子基因(HbNAC24)完整开放阅读框(ORF),并通过酵母实验和实时荧光定量PCR技术,进行转录激活活性分析和表达分析。结果显示:(1)HbNAC24基因ORF为1 167bp,编码388个氨基酸,在N端第7~174氨基酸之间含有一个典型的NAC结构域。(2)酵母实验表明,HbNAC24具有转录激活活性,转录激活区在高度变异C端,具备了NAC转录因子的基本特征。(3)序列比对和系统进化分析表明,HbNAC24蛋白属于NAC转录因子家族中的TIP亚族。(4)实时荧光定量PCR分析结果发现,HbNAC24基因在叶中的表达量显著高于其他部位;割胶和茉莉酸(JA)处理均能够诱导HbNAC24表达上调。研究认为,HbNAC24基因可能参与植物的生长发育和胁迫应答过程。     

无芒隐子草CsPEAMT基因克隆及表达特性分析

以无芒隐子草(Cleistogenes songorica)干旱胁迫下的cDNA文库中磷酸乙醇胺N-甲基转移酶(phosphoethanolamine N-methyltransferase,PEAMT)基因的EST序列为基础,采用RACE方法克隆该基因编码区序列,该序列全长为2 104bp,开放读码框1 506bp,编码501个氨基酸。无芒隐子草PEAMT蛋白编码的氨基酸序列与多种植物的PEAMT氨基酸序列有较高相似性,其中与高粱SbPEAMT、玉米ZmPEAMT的蛋白序列相似性最高(93%),说明PEAMT基因在植物进化中非常保守。采用实时定量RT-PCR分析无芒隐子草幼苗在干旱过程中CsPEAMT基因的表达结果显示,干旱胁迫诱导CsPEAMT基因在根和叶中大量表达,且在干旱第8天时CsPEAMT基因在叶和根中表达量分别是未干旱对照的43.35倍和13.25倍,复水后CsPEAMT基因的表达量开始下调。研究表明CsPEAMT基因可能是无芒隐子草抗旱性相关的基因。     

栀子八氢番茄红素合成酶基因的分离及表达分析

为探讨栀子(Gardenia jasminoides)果实中藏花素的合成机理,克隆了栀子类胡萝卜素生物合成的关键酶八氢番茄红素合成酶(GjPSY)基因的全长cDNA。结果表明,推导的GjPSY氨基酸序列与双子叶植物来源的GjPSY亲缘关系较近。采用HPLC检测栀子果实中的藏花素-1含量为(3.96±1.48) mg g-1,在叶片中未检出。通过RT-PCR分析表明,GjPSY在栀子叶片和果实中均有表达,且表达水平一致。因此推测,GjPSY的转录水平与果实中藏花素-1的合成无关。