糖基转移酶超家族

糖基转移酶在糖基化反应中发挥作用,能够催化活性糖基从糖基供体转移到糖基受体,并形成糖苷键。生物体中存在着数量庞大的糖基转移酶类,形成超基因家族。本文概述了目前糖基转移酶的鉴定方法、划分归类以及与该基因家族有关的系统进化问题,并对高等植物基因组中该家族的进化研究进行展望。     

β-1,4半乳糖基转移酶-I在大鼠坐骨神经损伤后的表达变化

目的分析β-1,4半乳糖基转移酶-I(β-1,4-galactosyltransferase I,β-1,4-GalT-I)mRNA在正常和损伤坐骨神经髓鞘上的定位及其表达变化.方法采用RT-PCR方法,分析β-1,4-GalT-I在小鼠坐骨神经中的表达水平.将RT-PCR扩增的β-1,4-GalT-I片段,克隆到pGEM-T载体中.采用体外转录的方法合成地高辛标记的正、反义β-1,4-GalT-I RNA探针.通过原位杂交及图像分析的方法,分析β-1,4-GalT-I mRNA在正常和损伤大鼠坐骨神经的定位及其表达变化.结果检测到β-1,4-GalT-I在大鼠坐骨神经的髓鞘中有表达,并在坐骨神经损伤后1～2d内表达最高,随后表达下降.结论提示β-1,4-GalT-I可能在周围神经最主要的胶质细胞-施万细胞中表达,并在周围神经损伤后发生表达变化,这样为进一步分析β-1,4-GalT-I在周围神经再生中的调控机制奠定基础.     

细胞表面β1,4-半乳糖基转移酶1功能研究进展

β1,4．半乳糖基转移酶1（β1,4．galactosyltransferase 1,β4GalT1）是人们研究最广泛、最深入的糖基转移酶之一。β4GalTl的基因编码了长形和短形两种蛋白,长形的β4GalTl比短形的β4GalTl在胞浆区多了13个氨基酸的尾巴,正是由于这种差异造成了β4GalTl定位以及功能上的不同,短形的β4GalTl和部分长形的β4GalTl分布在高尔基体上,发挥糖基转移酶的基本功能,还有一部分长形的β4GalTl分布在细胞表面,发挥粘附分子样作用,在精卵结合、神经突触生长、神经元迁移、肿瘤细胞迁移等过程中有非常重要的意义。文章主要从β4GalTl的基本结构、β4GalTl与多种配体之间的相互作用介导了细胞不同的生物学功能、β4GalTl与细胞骨架蛋白的关系等几个方面综述细胞膜表面β4GalTl的研究进展。     

苦荞糖基转移酶基因的克隆及活性鉴定

糖基化修饰在调控各种小分子的溶解度、稳定性及生物活性中具有重要的作用。该研究基于苦荞转录组数据,克隆获得2条糖基转移酶基因（FtUFGT4和FtUFGT5）,并对其在大肠杆菌中的表达产物进行酶催活性鉴定。结果表明：（1）获得的苦荞糖基转移酶基因cDNA分别为1 434和1 470 bp,其编码蛋白同属于拟南芥糖基转移酶E类群,可能参与黄酮类化合物的糖基化。（2）多重序列比对表明,FtUFGT4和FtUFGT5蛋白C端都具有PSPG框,其催化活性位点分别是H17和H16;FtUFGT4和FtUFGT5都是典型的植物糖基转移酶GT B结构,二者的蛋白模型能与矢车菊素和UDP进行分子对接。（3）FtUFGT4和FtUFGT5在大肠杆菌中获得了可溶性表达,薄层层析实验表明二者均具有催化矢车菊素糖基化为矢车菊素 3 O 葡萄糖苷的活性。     

参与植物细胞壁半纤维素木聚糖合成的糖基转移酶

木聚糖是双子叶植物次生细胞壁中最主要的半纤维素,含有木聚糖的次生壁是最丰富的植物生物质,广泛应用于能源、制浆、造纸和纺织业中,但其主要组分戊糖对细胞壁生物质利用具有较大影响。揭示木聚糖合成的分子机制,为遗传修饰细胞壁组成,更好地利用细胞壁生物质提供新的策略。近年来对模式植物拟南芥中多个木聚糖合成有缺陷的突变体的分析表明：GT43家族的IRX9、IRX9-L、IRX14、IRX14-L,GT47家族的FRA8、F8H、IRX10、IRX10-L,GT8家族的IRX8、PARVUS、QUA1、GUX1、GUX2等参与了木聚糖主链、还原末端序列和侧链的合成。本文主要对这些研究进展做一综述,并讨论了木聚糖合成的机制及亟待解决的问题,展望了其发展趋势。     

参与木葡聚糖合成的糖基转移酶基因研究进展

半纤维素多糖木葡聚糖(XyG)存在于大多数植物的初生细胞壁中, 对细胞壁的结构组织和生长发育具有重要的调控作用。XyG在植物进化中存在结构的多样性。该文概述了参与XyG合成的糖基转移酶的最新研究进展, XyG合成需要多种糖基转移酶参与, 这些酶类很可能以蛋白酶复合体的形式存在并发挥作用, XyG的结构和组成的改变对植物的生长发育也产生影响。     

梭梭糖基转移酶基因克隆及序列分析

以梭梭叶片为材料,根据其他植物糖基转移酶基因的保守序列设计引物,采用同源基因克隆及RACE-PCR方法克隆到2个同源的序列,分别命名为 HaUGT1和 HaUGT2。基因测序结果显示, HaUGT1基因编码区长1 485 bp,编码495个氨基酸; HaUGT2基因编码区长1 185 bp,编码394个氨基酸。HaUGT1和HaUGT2蛋白具有保守的PSPG 基序、UDP-葡萄糖基转移酶结构域,与其他植物中的糖基转移酶蛋白同源性较高。     

环糊精葡糖基转移酶的酶学性质及转化特性

目的：通过对一种强碱性环糊精葡糖基转移酶的纯化、酶学性质和转化特性研究,探索改进和提高环糊精生产效率的工艺。方法：从一株碱性土壤来源的新型产环糊精葡糖基转移酶的嗜碱性芽孢杆菌,运用乙醇沉淀、DEAE-Sepharose和HiTrap-Q离子交换柱层析等蛋白质分离纯化技术对该酶进行了纯化,测定了其酶学性质,并对其转化特性进行了研究。结果：经过微生物发酵和三步纯化,获得表观电泳纯的酶蛋白,纯化倍数为51.4,收率约9.2%。该酶的最适反应温度为50℃。酶的最适作用pH约为10,并且在pH6～pH12条件下均较稳定。用5%可溶淀粉作底物进行转化,转化率约40%。在转化过程中加入沉淀剂环己烷,产物中β-CD的比例从84%提高到95%。结论：该酶是迄今报道过的适宜pH最高的环糊精葡糖基转移酶,专一性转化生产β-CD的能力优良,具有工业化应用的潜力。     

癌基因ras对β-1,4-半乳糖基转移酶活性的调节

 研究癌基因ras对细胞表面的 β 1,4 半乳糖基转移酶活性的调节 构建Ha ras表达载体并转染NIH 3T3细胞株 ,测定细胞表面和细胞内 β 1,4 半乳糖基转移酶活性和其mRNA的水平 结果发现ras使NIH 3T3细胞表面的 β 1,4 半乳糖基转移酶活性降低 ,而高尔基体内的活性不变 此外用Northern印迹检测后发现 ,ras不能改变细胞内 β 1,4 半乳糖基转移酶的mRNA水平 这说明癌基因ras能够调节细胞表面β 1,4 半乳糖基转移酶活性 ,但不能改变其转录水平     

诱导的HL60细胞表面β1—4半乳糖基转移酶的研究

本文用荧光标记的受体底物〔Ｇｎβ１－２Ｍα１－６（Ｇｎβ１－２Ｍα１－３）Ｍβ１－４Ｇｎβ１－４（Ｆｕｃα１－６）Ｇｎ－ＰＡ〕,结合高效液相层析（ＨＰＬＣ）建立了细胞表面β１－４半乳糖基转移酶的活性检测方法。用这种方法研究ＨＬ６０细胞,发现不同的培养时间,其细胞表面的酶变化明显,在２４小时酶活性最高,此时细胞处在分裂间期。用佛波酯（ＰＭＡ）,视黄酸（ＲＡ）等细胞诱导分化剂处理ＨＬ６０细胞株时,发现其表面活性发生了明显的变化,ＰＭＡ诱导的细胞其表面酶活性在２４小时变化最大,升高到对照的１．３倍;而ＲＡ处理的细胞其表面酶活性在７２小时变化最大,升高到对照的１．７２倍。     

甘蓝型油菜PGK基因的克隆与表达分析

为研究甘蓝型油菜磷酸甘油酸激酶(PGK)基因表达特性,在对拟南芥PGK基因家族生物信息学分析的基础上,通过电子克隆方法获得3个甘蓝型油菜PGK基因(BnPGK1、BnPGK2、BnPGK3)。分别设计特异引物,以甘蓝型油菜雄性不育系09A和保持系09B的cDNA为模板克隆BnPGK基因全长序列。根据获得的cDNA序列设计实时荧光定量特异引物,采用实时荧光定量PCR技术,研究油菜雄性不育系与保持系PGK基因表达差异。结果显示:BnPGK基因在甘蓝型油菜雄性不育系09A和保持系09B的根、茎、叶、花蕾中均有表达,属组成性表达。除茎中的BnPGK3外,BnPGK其它基因在根、茎、叶中的表达均表现为09A高于09B,而在花蕾中均为09B高于09A,BnPGK1和BnPGK3在09B中的表达量是09A中的2倍以上。     

甘蓝型油菜BnaCIPK15基因的表达分析与功能鉴定

CBL-CIPK是高等植物中广泛存在的一类解析Ca~(2+)信号的蛋白。该研究在前期工作基础上,对甘蓝型油菜(Brassica napus L.)的BnaCIPK15基因进行了亚细胞定位、双分子荧光互补(BiFC)、酵母双杂交和qRT-PCR检测等一系列分析,以探究BnaCIPK15蛋白在ABA激素响应中的作用。结果显示:(1)亚细胞定位发现,BnaCIPK15蛋白定位于细胞质和细胞核中; BiFC分析发现,BnaCIPK15蛋白与BnaCBL1/3/4/9蛋白之间的互作较强,与BnaCBL10仅有微弱互作。(2)qRT-PCR检测发现,BnaCIPK15基因受ABA和冷胁迫的诱导极显著上调表达,而对百草枯(Paraquat)、活性氧(H_2O_2)和热胁迫的诱导较弱,表明BnaCIPK15基因很可能参与ABA和冷胁迫的调控过程。(3)酵母滴定实验结果显示,BnaCIPK15蛋白与脱落酸(ABA)信号通路中的BnaHAB1蛋白(属于蛋白磷酸酶PP2C家族)存在明显的互作,而与BnaABFs/AREB3/ABI5转录因子无明显互作;BiFC验证显示,BnaCIPK15与BnaHAB1蛋白之间存在互作信号,而BnaCIPK15与BnaHAB2组合没有观察到信号,证明BnaCIPK15与BnaHAB1磷酸酶具有特异互作特征,推测BnaCIPK15可能参与调控ABA信号转导。研究认为,甘蓝型油菜中可能存在基于BnaCIPK15-BnaHAB1的互作模块,并参与ABA的信号转导和网络调控。     

油菜Bna miR1140基因的分离与转化及其过表达分析

为了探究油菜miR1140基因的功能,该研究利用PCR技术从油菜栽培种westar中克隆了miR1140前体基因,并与pPZP212载体连接,构建了miR1140前体基因的过表达载体,通过农杆菌介导法将其转化到甘蓝型油菜westar品种中。(1)PCR鉴定表明,共获得14株过表达Bna-miR1140基因油菜阳性株。(2)表型观察显示,阳性株的叶片形态、花器结构没有变异,株高、主花序长度、主花序结角数和千粒重均与对照相当,但其中有5株过表达Bna-miR1140基因油菜阳性株(T0代)出现双主序株型,且分枝部位较对照低,分枝数较对照明显增多,使全株有效角果数增多,单株生产力较对照提高26%,而其他9株阳性株均与野生型油菜表型一致。(3)T1代田间表型分析表明,5株过表达35S∷Bna-miR1140(T0代)的T1代转化株系全生育期较对照极显著延长9~14d,且5株T0代中有4株的株型变异符合3∶1的遗传分离规律。研究推测,油菜Bna-miR1140基因可能参与了调控油菜的分枝发育。     

甘蓝型油菜RPD3/HDA1基因家族鉴定及早熟相关基因挖掘

该研究运用生物信息学方法鉴定甘蓝型油菜RPD3/HDA1基因家族,检测了其在‘黔油早2号’和‘中双11’中的表达水平及2个品种在低温(4℃)和ABA胁迫下该家族基因的表达特征,以探讨RPD3/HDA1基因在甘蓝型油菜中的潜在功能,为早熟油菜抗逆性遗传改良提供理论基础和候选基因。结果表明:(1)在甘蓝型油菜全基因组中共鉴定到28个RPD3/HDA1基因,将其命名为BnHDA1~BnHDA28,聚类为4个亚家族,同一亚家族成员的基因结构较为相似;在该基因家族中共检测到16对复制基因,均为片段重复。(2)顺式作用元件预测统计中共发现675个元件与植物激素、环境胁迫和光响应有关。(3)qRT-PCR分析显示,RPD3/HDA1基因在‘黔油早2号’中的表达量均高于‘中双11’;低温胁迫下,‘黔油早2号’和‘中双11’中RPD3/HDA1基因呈差异表达,与‘中双11’相比,RPD3/HDA1基因在‘黔油早2号’中的下调幅度较大;ABA处理后,RPD3/HDA1基因在2个品种中表达模式不一致,‘黔油早2号’中大部分RPD3/HDA1基因表达量较‘中双11’下调幅度小。研究认为,RPD3/HDA1基因可能在油菜开花中发挥调节作用,而且可能通过激素信号通路和防御信号通路参与油菜的生长发育和防御反应的调节。     

甘蓝型油菜BnDGAT1基因表达的特异性分析

该研究从甘蓝型油菜中克隆获得了二酰甘油酰基转移酶基因（DGAT）,命名为BnDGAT1,并对该基因编码的氨基酸序列、蛋白结构域和系统进化树进行分析。结果表明:该基因编码的氨基酸序列包含二酰甘油酰基转移酶等多个功能结构域,并具有8个疏水跨膜结构区。系统进化分析表明,BnDGAT1与芥菜、拟南芥、旱金莲中DGAT1系统进化关系相对较近。利用定量PCR对BnDGAT1基因的RNA转录表达分析表明,在不同组织和角果的不同发育阶段,BnDGAT1基因的表达具有组织特异性,且在角果不同发育阶段,其RNA转录水平随着角果发育的成熟表达明显下调。     

甘蓝型油菜BnFLA基因的克隆及表达分析

利用同源克隆法从甘蓝型油菜中获得了1个类成束阿拉伯半乳聚糖蛋白基因(FLA),命名为BnFLA。BnFLA基因开放阅读框长为1 200bp,编码399个氨基酸,分子量为42 885.9Da,等电点为6.37。预测的BnFLA蛋白包含N-端信号肽、2个AGP-like结构域、2个fasciclin-like结构域和C-端GPI-anchor序列。系统进化分析表明BnFLA氨基酸序列与BrFLA17和AtFLA2进化关系较近,一致性分别为98%和87%。qRT-PCR分析表明,BnFLA基因在油菜各组织均有表达,并以下胚轴中表达量最高,其次为子叶,茎秆中表达最少;BnFLA基因的表达受到GA3、BR、IAA、ABA和NaCl的诱导,但受6-BA、蔗糖、低温和PEG抑制。研究认为,油菜中BnFLA基因可能参与激素信号转导途径和非生物胁迫应答。     

甘蓝型油菜热激转录因子的克隆及表达分析

以甘蓝型纯系油菜为试材,用RT-PCR和RACE方法首次从油菜种子中获得油菜热激转录因子的cDNA全长序列,命名为BnHSFA4a,GenBank登录号为HQ435241。结果表明:该cDNA长1 667bp,编码1个具有389aa的蛋白质,该基因编码的氨基酸序列与拟南芥热激转录因子AtHSFA4a编码的氨基酸序列间相似度为82%。对34条编码不同热激转录因子的氨基酸序列进行多重比对,结果在100～190aa处序列间氨基酸总相似性超过60%,显示出较高的保守性。构建原核表达载体并成功表达出预期蛋白。半定量RT-PCR结果显示,该基因的表达先于油菜肌醇半乳糖苷合成酶(BnGOLS1)基因,符合该基因调控BnGOLS1的假设。推测AtHSFA4a基因可能通过调控BnGOLS1的表达量进而在油菜种子脱水耐性获得过程中发挥一定的作用。     

甘蓝型油菜BnTCP7基因的克隆和表达分析

该研究克隆获得了甘蓝型油菜预测转录因子TCP7-like同源编码基因,命名为BnTCP7,与甘蓝型油菜TCP7-like NC_027757基因的核苷酸序列相似性为95.68%。BnTCP7基因开放阅读框全长为648bp,编码215个氨基酸。BnTCP7氨基酸序列与十字花科(Brassicaceae)中其他19条TCP7或者TCP7-like氨基酸序列比对发现,BnTCP7与芸薹属和萝卜属等TCP7同源蛋白具有很强的相似性和保守性,尤其在靠近N端的TCP保守结构域,具有典型的螺旋-环-螺旋结构,且BnTCP7属于TCP家族Ⅰ类,为亲水性不稳定蛋白。通过BnTCP7和拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtTCP7(NC_003076)蛋白的二级和三级结构在线预测比对分析,进一步证实BnTCP7具有TCP家族典型结构。进化树分析表明,BnTCP7蛋白与甘蓝型油菜TCP7-like NC_027757蛋白聚在同一分支,两者亲缘关系最近。利用转录组数据对不同时期不同器官BnTCP7基因表达模式分析发现,其表达量呈现一定差异性,其中营养器官中的表达量高于生殖器官。非生物胁迫及激素处理对甘蓝型油菜幼苗植株中BnTCP7基因的表达影响分析发现,BnTCP7基因不仅响应了冷、热、损伤等非生物胁迫,而且参与了ABA和GA3激素的信号转导,表明BnTCP7基因在植物维持正常生长发育和逆境胁迫中可能发挥重要作用。     

黑胫病菌侵染过程中油菜响应基因的表达分析

油菜黑胫病是造成油菜产量损失的病害之一,致病菌为Leptosphaeria biglobosa.该研究采用形态学观察和转录组测序技术,分析油菜接种病原菌Leptosphaeria biglobosa 4、12、24、36、48和96 h后的表型及基因表达变化情况,以探讨响应死体营养型真菌L.biglobosa侵染时油菜...     

甘蓝型油菜水苏糖合成酶基因克隆及表达分析

以甘蓝型油菜品种‘德油5号’为试材,采用RT-PCR和RACE方法首次从油菜中获得水苏糖合成酶基因cDNA全长序列,命名为BnSTS,GenBank登录号为HQ285880.1。该cDNA全长3 210bp,包含一个长为2 619bp的开放阅读框,编码873个氨基酸。通过构建原核表达载体,成功表达出预期蛋白。同源性比对结果显示,该基因编码蛋白与拟南芥STS相似性最高为82.08%。荧光定量PCR结果显示,基因表达水平与油菜种子发育过程中水苏糖含量变化具有相关性,与种子脱水耐性的获得具有时间一致性。该基因可能在种子脱水耐性形成机制中具有一定的作用。