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。

女贞糖基转移酶基因(LlUGT)的克隆、生物信息学分析及原核表达

根据前期女贞(Ligustrum lucidum Ait.)转录组分析结果,利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术从叶片中克隆到1个编码糖基转移酶的基因,命名为LlUGT。该基因cDNA全长1621 bp,由47 bp的5′非翻译区、1473 bp的开放阅读框(ORF)和101 bp的3′非翻译区组成,其ORF编码1个含490个氨基酸残基的蛋白(LlUGT),该蛋白的理论相对分子质量和理论等电点分别为55365.68和pI 6.26。生物信息学分析结果表明:LlUGT的氨基酸序列中含有1段糖基转移酶高度保守的区域,即PSPG盒。LlUGT的二级结构含有α-螺旋(41.02%)、β-折叠(10.41%)和无规卷曲(48.57%),三级结构中由肽链折叠形成2个正对的α/β/α类Rossmann折叠区域,并且二者之间夹着1个底物结合口袋。氨基酸序列比对和系统发育分析结果显示:LlUGT与拟南芥(Arabidopsis thaliana(Linn.)Heynh.)UGT74F2的亲缘关系最近,氨基酸序列一致性为47%,且二者具有相同功能的氨基酸残基,故推测LlUGT与UGT74F2功能相似。LlUGT与水杨酸的分子对接实验结果显示:LlUGT中的His51一方面与水杨酸羧基形成氢键,另一方面与Asp143形成氢键,这与UGT74F2的对接结果相同,故推测LlUGT与UGT74F2相同,也是专一催化水杨酸生成糖酯的酶。此外,通过基因工程技术成功在大肠杆菌体内获得LlUGT蛋白。综上所述,本研究首次从女贞叶片中克隆到1个编码糖基转移酶的基因,经理论预测其编码蛋白是1种催化水杨酸生成糖酯的酶。