缺刻缘绿藻碳酸酐酶(CA)基因的序列克隆及特征分析

从缺刻缘绿藻的转录组数据库中搜索到5条编码该藻碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)的contig序列,据此序列设计基因特异性引物,利用c DNA末端快速扩增(rapid amplification of c DNA ends,RACE)技术,克隆得到c DNA全长序列,分别命名为M iαCA1、M iαCA2、M iβCA1、M iβCA2和M iγCA,开放阅读框(ORF)长分别为963、1 089、1 041、738和687 bp,相应编码由320、362、346、245和228个氨基酸组成的蛋白。这些蛋白均富含疏水性氨基酸,分别占氨基酸总量的41.25%、45.31%、43.35%、42.45%和43.42%。基于缺刻缘绿藻和其他物种CA的蛋白序列所构建的Neighbor-Joining系统演化树显示,这些CA很明显地被聚类成α-、β-和γ-CA等3支。缺刻缘绿藻的2个α-CA都存在与Zn2+结合的3个His残基,2个β-CA也具有与Zn2+结合的2个Cys残基和1个His残基,但MiγCA中的Zn2+结合位点分别为Arg、His和Asn,不同于报道中的3个His。MiαCA1与莱茵衣藻的CAH3亲缘关系较近,因具有2个信号肽,它可能位于叶绿体的类囊体腔中并发挥作用。MiαCA2与莱茵衣藻的CAH1亲缘关系较近,因具有1个信号肽,可能在细胞的周质空间起着与CAH1类似的功能。M iβCA1和M iβCA2与莱茵衣藻的CAH7和CAH8亲缘关系更近,可能在细胞质中参与CO2和HCO-3之间的转化。MiγCA则与高等植物的γ-CA聚在一起,可能位于线粒体内发挥作用。由此推测,自缺刻缘绿藻所克隆的5个CA基因应在细胞的不同部位协同作用,通过参与CO2和HCO-3之间的转化以调节p H并实现CO2在细胞内转运的目的。