植物花青素修饰相关UDP-糖基转移酶研究进展

糖基化在植物天然产物的结构多样性和稳定性中起着重要的作用。植物体内游离的花青素不稳定,通常会在尿苷二磷酸依赖的糖基转移酶(UGTs)的催化下形成稳定的花青苷。近年来,关于花青素糖基化修饰的报道越来越多,在不同植物中均发现了参与花青素糖基化修饰的各种酶。本文主要综述了植物中花青素修饰相关UGT的结构特点、代谢途径作用节点、生化作用过程、分子鉴定与转录调控等方面的研究进展,以期为植物花青素糖基化修饰及其调控过程研究提供参考。

芦笋皂苷合成相关糖基转移酶基因克隆及原核表达分析

【目的】克隆芦笋(Asparagus officinalis)甾醇糖基转移酶基因AoSGT1,分析其潜在催化活性,为解析芦笋皂苷合成途径及代谢调控机制提供科学依据。【方法】基于芦笋转录组数据设计特异性引物,扩增AoSGT1基因的完整开放阅读框(open reading frame,ORF),经测序验证获得目标基因序列并进行生物信息学分析;实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,RTqPCR)测定各组织基因表达量;构建pGEX-4T-3-AoSGT1原核表达载体,并转入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(De3),随后诱导实现重组蛋白表达。【结果】AoSGT1长1800 bp,编码599个氨基酸,其相对分子质量为66.72 kD,属于亲水性蛋白,无跨膜域和信号肽。系统发育结果表明,AoSGT1与盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis)Dz3GT_(2)有较高同源性,同属UGT80B1亚家族。多序列比对揭示了该蛋白序列包含甾醇糖基转移酶保守结构域PSBD Box和PSPG Box,预示其具有对甾体化合物3β-OH位点潜在糖基化活性。RT-qPCR结果显示,AoSGT1在芦笋根中高表达,而在茎和花中低表达。此外,SDS-PAGE结果表明,目标蛋白在大肠杆菌中以可溶性形式高效表达,其大小与预测值相符。【结论】成功克隆AoSGT1基因,并确认其在芦笋中呈现组织特异性表达,推测其可能参与芦笋甾体皂苷生物合成。同时,成功在大肠杆菌中实现了目标蛋白的异源表达。

番茄糖基转移酶基因SlUDP提高拟南芥镉胁迫耐性的作用研究

镉(Cd)胁迫严重限制植物生长,因此鉴定与植物镉胁迫耐受性相关的基因尤为重要。课题组前期通过转录组数据筛选获得番茄UDP-糖基转移酶基因(SlUDP)响应植株镉胁迫反应。本研究克隆SlUDP基因编码区全长序列,该基因在叶片和果实中表达量较高,受镉胁迫诱导上调表达。酵母耐镉性分析表明,转入SlUDP基因提高了酵母镉胁迫的耐受性。进一步获得SlUDP过表达拟南芥株系,CdCl_(2)胁迫下(40、60、80μmol/L),与野生型相比,过表达拟南芥株系的子叶失绿程度下降;发芽率、根长和种子存活率提高,而丙二醛含量下降,可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性增加,且金属离子转运蛋白基因ZIP1、IRT1、CSD1和COPT2的表达水平显著高于野生型。结果表明,SlUDP过表达株系通过调节抗氧化酶系统,提高植株清除活性氧能力,降低膜脂过氧化程度,提高金属离子转运等方面提高植株耐镉性。本研究为糖基转移酶基因在植物耐受镉胁迫中的作用研究提供一定的理论依据,并为园艺植物抗性分子育种提供了候选基因。

O-抗原糖基转移酶对嗜水气单胞菌环境适应性及致病性的影响

[目的]本文旨在探究4种O-抗原糖基转移酶(glycosyltransferase,GT)对嗜水气单胞菌NJ-35环境适应性和毒力的影响。[方法]采用同源重组技术构建GT基因缺失株ΔGT-1、ΔGT-2、ΔGT-3和ΔGT-4,比较缺失株与野生株在体外生长、抗应激、抗吞噬、细胞黏附能力、对斑马鱼毒力以及脂多糖(LPS)表达量等方面的差异。[结果]在含有20 g·L^(-1)NaCl的高渗LB(Luria-Bertani)培养基中,相比野生(WT)菌株,4个缺失株生长均未发生明显变化;在2 mmol·L^(-1)H _(2)O_(2)的强氧化应激条件下,4个缺失株抗氧化能力显著降低,特别是缺失株ΔGT-3存活率下降90%,ΔGT-4存活率下降86.5%,另外2株缺失株存活率下降近40%;在LB培养基(pH5.0)中作用30 min,4个缺失株存活率相比野生株均明显降低,其中ΔGT-3存活率下降近30%;4个缺失株对上皮细胞的黏附能力均显著降低,抗吞噬能力均显著增强;相比野生株,ΔGT-4对斑马鱼半数致死量(LD 50)上升近20倍,其他缺失株的毒力无明显变化;4个缺失株的LPS表达量均降低,且ΔGT-1和ΔGT-4的LPS最高分子质量条带出现缺失。[结论]O-抗原糖基转移酶有助于嗜水气单胞菌抵抗酸应激和氧化应激环境,并在该菌的黏附和毒力上发挥重要作用。

红花钓钟柳中新型糖基转移酶的筛选与鉴定

苯乙醇苷类化合物因具有抗氧化、抗肿瘤等生理活性在食品、医药等领域备受关注。糖基转移酶作为生物催化剂可用于各种糖苷产物的制备。为丰富苯乙醇苷类化合物的糖苷多样性,在红花钓钟柳转录组中筛选糖基转移酶候选基因并进行功能鉴定。该研究基于不同植物组织中基因差异表达分析筛选到7条候选基因,将其克隆到pET-MBP表达载体上,并导入大肠杆菌Escherichia.coli Transetta(DE3)异源表达后利用体外酶促反应进行其生物催化活性研究。获得一个新型糖基转移酶UGT712A2,可以催化桂叶苷B C4-OH的葡萄糖基化反应生成新的苯乙醇苷类化合物桂叶苷B-4-葡萄糖苷。同时,UGT712A2也可以催化毛蕊花糖苷、芦丁、胡黄连苷Ⅱ、7-去甲基软木花椒素等化合物的糖基化,具有一定的底物宽泛性。因此,UGT712A2可能是一种潜在的酶工具,用于苯乙醇苷类化合物和其他多种新型糖苷产物的制备,从而发现新的糖苷化合物应用于食品、医药领域。

A糖基转移酶基因变异导致A_(m)表型的遗传学和生物信息学分析

目的研究1例A_(m)亚型的血清学特性和分子遗传机制。方法对1例ABO血型血清学方法鉴定正反定型不一致的标本,进行ABO基因的完整编码区和包括内含子1转录因子结合位点进行分段直接测序,对第6~7外显子的PCR产物进行克隆和测序,并对变异位点采用生物信息学软件进行预测分析。结果该标本血清学检测为A_(m)表型,在第6、7外显子存在261delG、467C/T和912C/A杂合,在内含子1中未发现碱基缺失和改变。进一步的TA克隆和测序显示该标本存在ABO*O.01.01等位基因和ABO*A1.02等位基因背景下c.912 C>A(p.S304R)变异的新等位基因。该新等位基因序列已被GenBank数据库收录,登录号为JX489776。PolyPhen2和PROVEAN算法分别预测c.912C>A变异“可能有害”和“有害”。自由能变化(ΔΔG)值预测其可能影响蛋白的稳定性。蛋白模拟模型提示p.S304R可造成α-1,3-N-乙酰半乳糖胺转移酶局部氢键网格的改变。结论α-1,3-N-乙酰半乳糖胺转移酶基因的c.912 C>A(p.S304R)变异可能造成酶蛋白结构和功能的失稳,进而导致A抗原表达减弱。

女贞叶中一条糖基转移酶的基因克隆、生物信息学分析及原核表达

女贞叶化学成分复杂,糖苷类物质是其发挥药理活性的关键成分,糖苷的形成离不开糖基转移酶。利用cDNA末端快速扩增技术,对女贞叶中一条糖基转移酶编码基因LlUGT3进行了克隆;根据基因和蛋白质序列进行了生物信息学分析;通过基因工程技术使LlUGT3基因在大肠杆菌体内进行了异源表达。结果表明,LlUGT3基因cDNA全长1684 bp,由85 bp 5′-UTR、159 bp 3′-UTR、1440 bp ORF组成,其中ORF编码一条含479个氨基酸残基的酶蛋白,其相对分子质量、理论等电点和亲水性平均系数分别为54.8 kDa、5.86和-0.381;在LlUGT3酶蛋白一级结构中含有一段糖基转移酶高度保守的PSPG盒,但不含信号肽且无跨膜片段,在二级结构中含有α螺旋(42.59%)、β折叠(12.73%)和无规卷曲(44.68%),在三级结构中由肽链折叠形成α/β/α类Rossmann折叠区域,并且两者之间夹着一个底物结合腔;同源建模结果显示,LlUGT3酶蛋白与模板分子PaGT3序列相似度很高,而且系统发育树分析也表明两者亲缘关系最近;分子对接分析表明,LlUGT3酶蛋白的His17-Asp116对发挥催化功能,PSPG盒主要涉及结合UDPG,而LIUGT酶与辣椒素的结合方式与PaGT3相似;通过基因工程技术,实现了LlUGT3基因在大肠杆菌体内的异源表达。该研究为进一步深入研究LlUGT3酶蛋白的结构与功能奠定了基础。

灯盏花3-O-葡萄糖基转移酶基因的克隆、表达及生物信息分析

从灯盏花cDNA中克隆出灯盏花3-O-葡萄糖基转移酶基因(EbUF3GT)并对其序列进行生物信息学分析以预测其功能。根据课题组前期的转录组分析数据,筛选出了灯盏花EbUF3GT基因的部分序列,并利用RACE基因克隆方法,获得灯盏花EbUF3GT基因的全长cDNA,运用生物信息学分析该基因的相似性和同源性、编码蛋白的理化性质,并通过荧光定量PCR检测基因在植物不同部位中的表达情况。结果发现,克隆cDNA的ORF长1 395 bp,编码464个氨基酸,其蛋白分子量51 850.48,理论等电点为5.48。EbUF3GT蛋白由24.78%的α-螺旋(Alpha helix)、22.20%的延伸(Extendedstand)、53.02%的随机卷曲(Random coil)组成,属于GT家族中的B类型且包含PSPG盒的保守序列。灯盏花的EbUF3GT基因与青蒿、艾草亲缘关系较近,属同一个分支,它们的UF3GT具有共同起源。EbUF3GT基因在根、茎、叶、花这几个部位都能表达,尤其在花中的表达量最高,干旱胁迫也会增加它的表达。结论:通过对EbUF3GT研究,为进一步探索EbUF3GT基因在灯盏花类黄酮次生代谢产物合成和调控机制提供了重要的理论依据。

北京欧文氏菌4个糖基转移酶活性测定及蛋白相互作用分析

北京欧文氏菌(Erwinia beijingensis)可引起刺芹侧耳细菌性软腐病,为明确该病原菌中糖基转移酶的功能,以糖基转移酶基因为研究对象,构建重组表达载体进行表达纯化;并测定蛋白活性,分析蛋白间相互作用。结果表明,成功构建了原核表达载体,获得4个可溶性蛋白。经亲和层析柱纯化获得MshA、WbnH2、EpsH及TuaG蛋白,活性测定显示4个蛋白均可以利用UDP-糖,并优先利用UDP-半乳糖。GST pull down证实WbnH2及TuaG蛋白分别与MshA及EpsH蛋白在体外具有相互作用。以上研究结果为进一步研究北京欧文氏菌糖基转移酶基因功能奠定了基础。

可利霉素产生菌中糖基转移酶基因ssp803的功能鉴定及酶学特性分析

目的 通过体内基因阻断和体外酶促反应鉴定可利霉素产生菌中糖基转移酶基因ssp803功能和酶学特性,以及与可利霉素生物合成的关系。方法 在可利霉素产生菌54-IA中利用CRISPR-Cas9基因编辑系统敲除ssp803基因,将组成型启动子kasOp*控制的ssp803及其同源基因oleD分别转化到54-IA和?803变株中进行回复和高表达实验,通过HPLC分析?803变株、回复株和高表达株中可利霉素主组分异戊酰螺旋霉素的产量变化。再将ssp803基因连接至冷休克表达载体pColdI上,利用大肠杆菌Transetta(DE3)中进行表达和纯化。以大环内酯类抗生素为糖苷配体和以UDP-葡萄糖为供体进行Ssp803催化反应,通过HPLC-MS检测酶催化后的产物,通过UDP-Glo试剂盒测定Ssp803的酶促动力学参数。结果 利用PCR筛选出了ssp803基因框内缺失突变株?803,在?803中异戊酰螺旋霉素产量与54-IA出发菌株相似,而在54-IA和?803中高表达ssp803完整基因时,异戊酰螺旋霉素的含量明显下降,导入高表达oleD基因的质粒后产量下降得更多。通过体外酶促反应证实Ssp803催化的最适温度是37℃,最适pH是9.06。Ssp803对所测的大环内酯类抗生素都具有糖基化失活作用,对异戊酰螺旋霉素I等16元环的大环内酯类抗生素的催化活性要低于14元环大环内酯类抗生素,对索利霉素的催化效率最高。结论 Ssp803对大环内酯类抗生素具有糖基化失活作用,对14元环大环内酯类抗生素的活性更高,最适底物是索利霉素;在可利霉素产生菌中高表达ssp803和oleD基因会抑制异戊酰螺旋霉素的生物合成。

基于分子对接和定点突变的红花糖基转移酶催化机理研究

目的:基于分子对接和定点突变制备蛋白突变体,用UPLC-Q-Exactive Orbitrap/MS分析酶产物变化,推测红花糖基转移酶CtUGT12的催化机理。方法:本研究发现了一种对木犀草素具有较高催化活性的红花类黄酮糖基转移酶CtUGT12。通过AlphaFold预测CtUGT12蛋白结构,用Autodock软件将CtUGT12分别与木犀草素以及尿苷二磷酸葡萄糖二钠盐进行分子对接,寻找到酶反应的关键活性位点进行定点突变。用蛋白突变体进行体外酶反应实验,通过高分辨质谱仪进行检测,推测CtUGT12催化机理。结果:本研究根据分子对接结果成功筛选了5个活性位点,设计并制备了8个CtUGT12蛋白突变体。利用突变蛋白进行体外酶反应实验并进行检测,质谱分析结果显示,CtUGT12可以催化木犀草素生成2个单-O-葡萄糖苷和2个二-O-葡萄糖苷。I127V、I127M、I443G、I443A、D444E活性差异不明显,F147S活性明显增强。E328R和E328M这2个突变体活性降低,但均生成了1个新的单-O-葡萄糖苷和1个新的双-O-葡萄糖苷,并且主产物发生了变化。结论:残基GLU328的突变能使CtUGT12的活性和产物组成发生明显改变,说明残基GLU328可能为CtUGT12参与木犀草素糖基化反应的关键活性位点。

UDP-糖基转移酶GmSGT2催化金盏花苷E的半乳糖基修饰

通过qPCR从大豆cDNA文库克隆得到UDP-糖基转移酶GmSGT2的基因,构建工程菌株E.coli BL21/pET28a-GmSGT2,通过His-tag标签法得到纯化的GmSGT2,探究GmSGT2底物特异性,考察pH、温度对GmSGT2的影响,测定其催化金盏花苷E的动力学常数,通过分子对接阐明GmSGT2的底物识别机制。结果表明:GmSGT2可将1分子半乳糖转移到金盏花苷E糖上的C2位置,实现糖上加糖。除UDP-半乳糖外,GmSGT2还可识别UDP-葡萄糖、UDP-木糖和UDP-阿拉伯糖,相对酶活为24.67%~37.60%。GmSGT2催化金盏花苷E的最适温度为40℃,最适pH为7.5,催化效率k_(cat)/K_m为2.71 L/(mmol·s)。分子对接结果表明,His20是GmSGT2的催化氨基酸,Ser19、Ala146、Arg260、Tyr262、Ser291、Leu353、Trp370、Asn371、Thr372和Glu391参与识别底物。GmSGT2催化金盏花苷E半乳糖苷化的研究为酶法合成半乳糖苷衍生物提供指导意义。

广东金钱草糖基转移酶基因DsUGT11的克隆和功能分析

目的对广东金钱草中参与黄酮类化合物生物合成途径的糖基转移酶基因DsUGT11展开研究,通过生物信息分析、基因克隆、原核表达等技术解析其编码蛋白的功能。方法利用生物信息分析法分析和预测DsUGT11的序列特征和可能的生物功能,从新鲜叶片中提取RNA并反转录成cDNA,从中扩增和克隆得到DsUGT11基因,并通过异源表达和体外酶促反应对其编码蛋白的功能进行验证。结果从广东金钱草的转录组中筛选鉴定了1个糖基转移酶基因DsUGT11,该基因的开放阅读框长度为1426 bp,编码蛋白分子量52.14 KDa。生物信息结果表明DsUGT11具有UGT家族特有的“PSPG”的保守基序。本研究成功扩增得到DsUGT11并将其克隆至原核表达载体pMALc5X中,接着成功诱导得到重组蛋白。体外酶促反应结果表明,DsUGT11可以催化底物2-OH-柚皮素和UDP-葡萄糖生成3种化合物,包括芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷(又称大波斯菊苷,Apigetrin)和两个未知化合物。结论本研究成功从广东金钱草中鉴定并克隆了DsUGT11基因,其编码蛋白是一个黄酮-氧糖苷转移酶,可以催化底物2-OH-柚皮素和UDP-葡萄糖生成大波斯菊苷等3种产物。

观赏植物UDP-糖基转移酶研究进展

糖基化修饰在植物的生长发育中扮演着至关重要的角色。糖基转移酶是催化糖苷化产物合成的核心酶,其中,主要以UDP-糖为糖基供体的UGT家族,能够催化次生代谢中的小分子化合物,在调节各种植物次生代谢物的溶解度、稳定性和生物活性等方面具有重要作用,并与植物品质性状、非生物胁迫和生物胁迫的响应等紧密相关,近年来成为备受关注的研究热点。本文对植物中UDP-糖基转移酶进行了全面的综述,涵盖了其结构特点、催化特性、反应类型、功能分类和命名方式等方面。此外,文中还总结了目前观赏植物中UDP-糖基转移酶对激素、萜类化合物和类黄酮化合物等的修饰情况,这些修饰过程进而影响植物的花色、叶色、株型、叶形、挥发性化合物的储存、植物对生物与非生物胁迫的抗性,以及功能性化合物成分的合成等多个方面。通过相关工作文献的回顾与总结,有助于进一步认知糖基转移酶在观赏植物代谢调控中的作用,也为今后的观赏植物种质改良创新和功能性成分的研发提供参考。

UDP-糖基转移酶产生菌发酵牡丹皮的研究

为探索提高牡丹皮芍药苷提取水平的新途径,开展了UDP-糖基转移酶产生菌筛选及其对牡丹皮发酵的研究。从酱醅中筛选获得一株UDP-糖基转移酶产生菌GT16,经分子学鉴定为德巴利酵母(Debaryomyces prosopidis)。通过摇瓶发酵实验,确定了该菌种发酵的最佳温度和最佳初始pH分别为28℃和6.5。表面活性剂Triton X-100促进牡丹皮前体发酵转化为芍药苷效果明显,其最佳添加量为0.04%,最佳的发酵时间为72 h。研究表明,GT16菌种对牡丹皮的发酵转化作用明显,发酵样品的芍药苷浓度是未发酵对照样品的123.6%。Triton X-100对该菌种发酵的促进作用明显,添加Triton X-100的发酵样品的芍药苷浓度是无添加对照样品的115.9%。

环糊精糖基转移酶JSL-1的鉴定及功能研究

环糊精糖基转移酶(Cyclodextrin glycosyltransferase,CGTase)可以通过环化反应催化淀粉及其衍生物生成环糊精(Cyclodextrin,CDs)。研究通过基因工程技术手段,成功获得东洋芽孢杆菌Bacillus toyonensi s P18中环糊精糖基转移酶JSL-1蛋白,探讨其产物特异性及酶学性质。同时,将JSL-1基因超表达到日本晴水稻中,研究环糊精糖基转移酶JSL-1对水稻淀粉质量的影响。结果表明,JSL-1主要催化淀粉生成α-CD,其最适反应pH和最适反应温度分别是8.0和50℃。随着JSL-1表达水平的增加,水稻中直链淀粉含量及老化程度下降,透光率及冻融稳定性增加,有利于提高水稻的食味品质以及外观品质等特性。总之,对环糊精糖基转移酶JSL-1的研究有利于环糊精生产工艺的改良以及水稻品质的提升。

油菜糖基转移酶BnIRX14基因家族鉴定及遗传转化

糖基转移酶在植物抗逆和发育调控中发挥着重要作用,为发掘糖基转移酶BnIRX14基因家族成员,解析在甘蓝型油菜中的生物学功能,该研究利用前期在甘蓝型油菜中克隆到的BnIRX14基因,采用序列比对和遗传转化的方法,进行BnIRX14基因家族成员鉴定和功能验证,以探讨BnIRX14基因家族在油菜发育中调控机理,为油菜杂交育种和抗逆育种提供理论依据。结果表明:(1)经基因组数据库比对分析在甘蓝型油菜中成功鉴定到3个糖基转移酶不同亚家族的11个BnIRX14家族成员,它们均具有糖基转移酶GT43家族成员结构域特征,其中有8个基因分别被定位在6条不同染色体上,3个亚家族在基因结构和保守元件中具有较大特异性。(2)利用农杆菌介导转化法,获得BnIRX14基因RNA干扰转基因油菜株系20株,经PCR检测,确定5株阳性转化体。(3)表型鉴定发现,有2株阳性转化株的花柱头至花柱中央为一孔状空腔,子房较野生型明显膨大,且柱头表面授粉后不能结实,表现雌性不育;其他3个阳性株花器结构发育正常,但植株茎、枝表皮有液体渗出,呈露珠状粘附在茎、枝表面。(4)实时荧光定量PCR分析显示,转BnIRX14基因油菜阳性植株花、角果、叶中的BnIRX14基因表达量均显著低于野生型,且9#阳性不育株的角果中BnIRX14基因表达低于其他转基因干扰株系,说明BnIRX14基因在干扰转化阳性植株中的表达受到显著抑制。研究推测,BnIRX14基因可能参与油菜雌蕊的发育和次生物质代谢。

油菜(Brassica napus)β-1,4-木糖基转移酶基因BnIRX14克隆、序列分析及亚细胞定位

糖基转移酶(Glycosyltransferase,GTs)广泛参与植物次生物质的代谢及生物和非生物胁迫,β-1,4-木糖基转移酶属于糖基转移酶GT43家族成员。为了探究油菜β-1,4-木糖基转移酶对油菜次生物质的代谢和逆境调控,利用5′RACE和3′RACE方法从甘蓝型油菜中扩增获得油菜β-1,4-木糖基转移酶基因BnIRX14全长cDNA,该cDNA具有1566 bp的完整开放阅读框,编码522个氨基酸,分子质量约58.92 ku,由8315个原子组成,分子式为C_(2631)H_(4168)N_(742)O_(753)S_(21),具有多个磷酸化位点和糖基化修饰位点,属非分泌性单次跨膜蛋白。结构域分析表明,BnIRX14具有GTs家族保守的DxD保守结构域和UGT糖基转移酶PSPG特征结构域,属于糖基转移酶GT43家族成员。BiFC亚细胞定位初步显示BnIRX14定位于细胞质中,蛋白互作预测表明BnIRX14与各类糖合成和转运蛋白高度互作。结构域预测和互作分析初步表明,BnIRX14属于油菜糖基转移酶GT43家族成员,可能通过与糖合成和转运相关蛋白互作参与油菜木糖的合成代谢进而参与生长发育及逆境响应。

云南松糖基转移酶基因PyUGT1和PyUGT2的克隆与表达分析

以云南松一年生幼苗为研究材料,基于转录组数据,筛选到2个可能参与木质素单体糖基化修饰的候选基因(PyUGT1,PyUGT2)。利用RT-PCR技术克隆它们的全长开放阅读框序列,对这两个基因编码的蛋白质的理化性质、结构进行生信分析,检测其在不同组织中的表达水平,并和木质素通路小分子作相关性分析。结果显示:(1)PyUGT1的ORF长度为1458 bp,编码485个氨基酸;PyUGT2的ORF长为1476 bp,编码491个氨基酸。(2)PyUGT1和PyUGT2蛋白的结构均主要以α螺旋和无规则卷曲为主,是一种不稳定蛋白。(3)系统进化分析表明PyUGT1和PyUGT2单独聚为一支,与杨树等植物的UGT72B亚家族的亲缘关系最为接近。(4)表达分析表明PyUGT1在云南松的嫩茎和针叶中表达量最高且差异显著,PyUGT2在5个组织中的相对表达量无显著差异。(5)相关性分析表明PyUGT1和PyUGT2与部分木质素通路小分子含量有一定的相关性。研究结果表明,PyUGT1和PyUGT2在云南松木质素单体的糖基化修饰中发挥重要的作用,其中PyUGT1可能参与了云南松嫩茎和针叶中木质素单体的糖基化修饰,PyUGT2可能在不同的组织中都参与了木质素单体的糖基化修饰。该研究为进一步挖掘云南松中具有糖基化修饰功能的UGT基因提供科学依据。

糖基转移酶UGT73C5在大肠杆菌中的可溶性表达研究

络塞是一种抗高原反应药物的主要活性成分,可通过尿苷二磷酸糖基转移酶UGT73C5催化肉桂醇糖基化反应合成。然而UGT73C5在大肠杆菌宿主中可溶性表达极差,严重限制了其工业应用。该研究分别通过与分子伴侣共表达和与助溶蛋白标签融合表达的方式,提高UGT73C5在Escherichia coli BL21(DE3)中的可溶性表达。结果显示,除质粒pKJE7外,与分子伴侣质粒pG-KJE8、pGro7和pG-TF2共表达后均可提高UGT73C5酶活力,分别为原始酶活力(18.56 U/g细胞)的1.27、1.18、1.37倍。此外,利用硫氧还蛋白(thioredoxin,Trx)和谷胱甘肽巯基转移蛋白(glutathione S-transferase,GST)两种助溶蛋白标签,构建的融合酶Trx-UGT73C5和GST-UGT73C5的酶活力为原始酶活力的1.45、2.54倍,且纯化后的比酶活力为原始酶的80%~90%。最后,在2 mmol/L肉桂醇合成络塞的反应中,相同浓度细胞破碎液(粗酶)融合酶GST-UGT73C5比原始酶催化效率更高,4 h后转化率可以达到90%以上,最终转化率达到93.6%。因此,助溶蛋白标签融合表达法可有效提高UGT73C5在大肠杆菌中的可溶性表达,且融合酶GST-UGT73C5在络塞的酶法合成中具有更大的应用潜力。