芍药GPPS基因克隆及生物信息学分析

以芍药根为试材,应用RT-PCR技术克隆芍药GPPS基因并对其进行综合生物信息学分析,研究了该基因在芍药萜类化合物合成途径中的功能,以期为GPPS基因的功能及其调控芍药萜类物质代谢提供参考依据。结果表明:芍药GPPS基因cDNA全长1 557 bp, GenBank登录号为KP645373,编码421个氨基酸,分子量为46.31 kDa,等电点为7.63,为不含跨膜结构域和信号肽位点、定位于细胞质的稳定疏水蛋白;BlastP分析表明芍药GPPS蛋白质与印楝GPPS相似性最高,达78.07%;蛋白质多序列比对分析结果表明GPPS蛋白质的氨基末端高度变异;分子系统发育分析表明芍药GPPS与其它植物GPPS亲缘关系相对较远。

芍药GGPPS家族基因的克隆及生物信息学分析

萜类物质是芍药根的重要药用活性成分,香叶基香叶基焦磷酸合酶(geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPPS)是萜类物质生物合成的关键酶。为研究GGPPS基因在芍药根萜类物质生物合成中的作用,本研究基于芍药转录组测序数据(DRX027794),从芍药根中成功克隆了PlGGPPS家族的3个基因并对其进行了生物信息学分析。结果表明,PlGGPPS、PlGGPPSssu-like和PlGGPPSssu基因(GenBank登录号分别为KP708574,KP708573和KP708572)分别编码含有369、298和340个氨基酸的蛋白质,它们与多种近缘植物GGPPS蛋白家族成员具高同源性。预测的蛋白质均隶属于萜类合酶超级家族,然而PlGGPPSssu-like蛋白缺少保守的FARM和SARM保守结构域,分子进化树分析结构显示其分类地位相对独立。蛋白亚细胞定位于叶绿体或质体,为不含跨膜结构域、不含信号肽的不稳定蛋白;其二级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主,三级结构以单体形式存在,为后续开展PlGGPPS家族中PlGGPPS、PlGGPPSssu-like和PlGGPPSssu基因的时空表达特性分析及其功能研究提供了理论基础。