植物甘油醛-3-磷酸脱氢酶研究进展

在植物细胞中,甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)具有十分重要的功能.胞质型GAPDH主要参与糖酵解以及调节植物的抗氧化反应,在应对干旱、盐等胁迫时具有一定的作用.叶绿体GAPDH是卡尔文循环的关键酶之一,主要负责碳固定和能量转换,其活性受光照强度和氧化还原状态的调节.GAPDH可以通过糖酵解提供能量,还可以通过活性氧清除和基因表达调控,在植物抗逆过程中发挥关键作用.另外,GAPDH同时受植物激素的调控,在逆境胁迫下体现了多功能性.GAPDH还与细胞信号传导有关,通过与细胞骨架蛋白的相互作用调控植物细胞的形态变化.因此,GAPDH不仅在能量代谢中发挥重要作用,还在植物的抗逆性和发育调控中起到了多种作用.对植物中GAPDH的结构功能、逆境应答、植物激素调控以及细胞信号传导方面的研究进展进行概括总结,为进一步研究植物GAPDH在植物生长发育调控、抗逆过程中的机制以及利用植物GAPDH进行优良品种选育提供参考.

谷氨酸棒杆菌3-磷酸甘油酸脱氢酶的定向进化改造研究

3-磷酸甘油酸脱氢酶(3-phosphoglycerate dehydrogenase,PGDH)是L-丝氨酸生物合成途径的限速酶,是影响L-丝氨酸高效合成的关键。该研究以来源于谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)的PGDH为研究对象,通过对其酶学性质进行测试分析发现,Cg-PGDH的酶活性仅为1.98 U/mg,而且热稳定性较差,严重制约了L-丝氨酸的高效生物合成。针对这一关键问题,该研究采用定向进化和高通量筛选的方法对Cg-PGDH进行改造,提高酶的催化活性和热稳定性。通过多轮筛选,最终获得了5个催化活性显著提升的突变体,P85Q、D365Y、A389T、A183V、I231V。其中,突变体P85Q的酶活性提升了1.55倍,并显著提高了酶的温度稳定性,最适催化温度达到60℃。随后该研究对P85Q、D365Y、A389T、A183V、I231V等5个突变体的突变位点进行组合突变,获得了温度稳定性进一步提高的突变体P85Q-D365Y。通过对Cg-PGDH突变位点的三维结构解析和分子动力学模拟实验发现,尽管突变体P85Q与D365Y的突变位点不位于Cg-PGDH催化活性中心,但是可通过蛋白结构形变增强Cg-PGDH活性中心130~140区间loop的稳定性,从而增加了酶的底物亲和性和催化活性。相关研究成果为进一步解析PGDH催化机制,提高PGDH催化活性提供了重要的研究基础和方向。

藏药莪达夏醇提物介导葡萄糖-6-磷酸脱氢酶干预低氧性肺动脉高压机制研究

目的探讨藏药莪达夏(OFB)对低氧性肺动脉高压(HPH)的干预作用及机制。方法选取130~150 g SPF级雄性SD大鼠60只,按照随机数字表法将其分为空白组、造模组、红景天组、低剂量组、中剂量组、高剂量组,每组10只。空白组大鼠饲养于青海大学SPF级实验动物房,其余5组大鼠饲养于青海大学低压氧舱构建HPH模型;红景天组灌胃红景天醇提物200 mg/(kg·d),低、中、高剂量组分别灌胃OFB醇提物100、200、400 mg/(kg·d),空白组及造模组灌胃生理盐水,持续4周。比较各组大鼠右心室收缩压(RVSP)及右心肥厚指数(RVHI);评估各组大鼠肺动脉重塑程度;Western blot法及RT-qPCR检测各组大鼠葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)蛋白和mRNA表达;免疫组织化学染色法观察大鼠肺组织G6PD含量及分布;观察各组大鼠血清G6PD水平及肺组织NADP+/NADPH、总谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(T-GSH/GSSG)、NADPH氧化酶(NOX)变化。结果造模组RVSP、RVHI高于空白组(P<0.05);低、中、高剂量组RVSP、RVHI低于造模组(P<0.05);中剂量组RVSP高于低剂量组(P<0.05);高剂量组RVSP低于中剂量组,RVHI高于中剂量组(P<0.05)。造模组血管壁面积占总血管面积的百分比(WA%)、血管壁厚度占血管外径的百分率(WT%)高于空白组(P<0.05);低、中、高剂量组WA%低于造模组(P<0.05),中剂量组WT%低于造模组(P<0.05);中剂量组WA%、WT%低于低剂量组(P<0.05)。造模组肺泡周围小血管G6PD阳性面积占比低于空白组(P<0.05);低、中、高剂量组肺泡周围小血管G6PD阳性面积占比低于造模组(P<0.05);高剂量组肺泡周围小血管G6PD阳性面积占比高于低剂量组(P<0.05)。造模组G6PD蛋白和mRNA表达低于空白组(P<0.05);低、中、高G6PD蛋白和mRNA表达低于造模组(P<0.05)。低剂量组肺组织NOX活力低于造模组(P<0.05);中剂量组血清G6PD及肺组织T-GSH/GSSG水平低于造模组(P<0.05);中剂量组血清G6PD水平低于低剂量组(P<0.05);高剂量组肺组织NADP+/NADPH、T-GSH/GSSG水平及NOX活力低于造模组(P<0.05)。结论400 mg/kg浓度OFB醇提物干预HPH效果最佳,其作用机制可能与下调G6PD减少磷酸戊糖途径下游信号传导有关。

刺五加甘油醛3-磷酸脱氢酶基因的鉴定与分析

刺五加(Eleutherococcussenticosus)为我国名贵中药,甘油醛3-磷酸脱氢酶(GAPDH)参与光合作用和能量代谢,可能对药用活性成分合成有着重要影响。为了深入理解刺五加的生物学机制,本研究使用ExPASy、TBtools、MEGA11和EasyCodeML等工具对刺五加的GAPDH基因家族进行鉴定和分析。共得到26条GAPDH基因,其编码蛋白普遍呈中性且具有较好的脂溶性,主要分布于细胞质和叶绿体。蛋白结构中,α螺旋占多数,推测其起主要作用。系统发育分析发现26条GAPDH基因可分为三大分支,基因结构中包含较多外显子,推测拥有更加丰富的多肽加工机制以实现不同的生物学功能。基因在染色体上均匀分布,共线性分析得到17个染色体间共线性基因对。压力选择分析显示相关基因受到负选择压力,保守基序高度相似,在进化过程中的高度保守。蛋白互作网络发现GAPDH与多个蛋白关系密切。这些结果揭示了GAPDH在刺五加光合作用、能量代谢和次生代谢等方面的重要性和功能多样性,为深入理解刺五加的生物学机制提供了有力支持。

柽柳甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因的克隆与表达分析

从柽柳(Tamarix hispida)cDNA文库中分离出甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因(ThGAPDH)全长cDNA序列,该基因全长1294bp。其中:5′非翻译区84bp,3′非翻译区184bp,开放阅读框1206bp,编码含341个氨基酸的蛋白质,编码蛋白的相对分子质量为37200,理论等电点(pI)为6.97。采用实时定量RT-PCR方法研究了刚毛柽柳在PEG、NaCl、NaHCO3及CdCl2胁迫下不同时间该基因ThGAPDH的表达模式。结果表明:PEG、NaCl及CdCl2处理均能诱导ThGAPDH基因在根中的表达而抑制其在茎和叶中的表达,而NaHCO3处理均能诱导该基因在根、茎、叶中的表达。基因ThGAPDH的cDNA序列在GenBank中的登录号为GQ478708。

西伯利亚蓼甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因的cDNA克隆与序列分析

根据NaHCO3胁迫下西伯利亚蓼茎部消减库中甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因(GAPDH)表达序列标签序列设计引物,采用cDNA末端快速扩增技术,从西伯利亚蓼茎中扩增出GAPDH的全长cDNA序列。该cDNA序列全长1331bp,完整阅读框1014bp,编码337个氨基酸。属于稳定蛋白,具有GAPDH保守功能域。氨基酸组成与其他已知高等植物来自细胞质中的GAPDH基因cDNA序列具有很高的同源性,最高可以达到96%。通过转酿酒酵母INVSC1的NaHCO3和NaCl胁迫试验表明,转基因INVSC1(pYES2-GAPDH)有明显的抗盐胁迫特性。在10%NaHCO3和4mol·L-1 NaCl胁迫下,转基因INVSC1(pYES2-GAPDH)菌株存活率明显比INVSC1(pYES2)高,可以推测GAPDH基因赋予INVSC1(pYES2-GAPDH)抗NaHCO3和NaCl的能力。该基因的cDNA序列在GenBank中登录号为DQ922680。

植物甘油醛-3-磷酸脱氢酶作用机制的研究进展

糖酵解、卡尔文循环是植物体供能和碳代谢的关键路径,甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)在其中发挥核心作用,近年的研究不断揭示其作用及其调控的多样性和复杂性。概述GAPDH的类型与作用,着重阐述GAPDH与NAD(P)互作的特异性,PRK/GAPDH/CP12复合体及其调节和逆境胁迫下GAPDH的应答及机理研究成果。

樟叶越桔甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因VdGAPDH1的cDNA克隆与序列分析

应用转录组测序分析和RT-PCR技术首次从樟叶越桔Vaccinium dunalianum中克隆了全长1 570 bp的甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因Vd GAPDH1,其完整的开放阅读框推测编码由337个氨基酸残基组成的Vd GAPDH1。Vd GAPDH1理论相对分子量为36.57 k D,等电点为7.06,负电荷残基(Asp+Glu)总数为42个,正电荷残基(Arg+Lys)总数为42个,不稳定系数为23.27,属稳定性蛋白质;其二级结构主要由随机卷曲、延伸链、α-螺旋和β-转角等构件组成。Vd GAPDH1为无信号肽、无跨膜结构的亲水性蛋白质,推测其为NAD+-GAPDH的新成员,与已知细胞质型GAPDH之间存在高度保守性。Vd GAPDH1包含2个保守超家族结构域Gp_dh_N和Gp_dh_C,Gp_dh_N为辅酶NAD+结合结构域,Gp_dh_C是行使糖运输和代谢的催化功能域。推测Vd GAPDH1基因产物在樟叶越桔细胞质中参与糖酵解过程。该研究为后期Vd GAPDH1基因的生理功能及其表达调控等研究奠定了基础。

盐胁迫下盐穗木甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因的表达与亚细胞定位分析

为研究盐胁迫下植物甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)的作用机制,该研究利用RACE技术,从藜科盐生植物盐穗木中克隆获得1 381bp GAPDH基因(HcGAPDH)全长cDNA序列,其开放阅读框(ORF)编码314氨基酸。序列分析表明,HcGAPDH属于胞质GAPDH家族成员。实时定量PCR结果显示,HcGAPDH的转录水平受盐胁迫和ABA上调。通过荧光共聚焦显微技术,检测到绿色荧光蛋白标记的HcGAPDH在正常情况下定位于细胞质中,盐胁迫可促使其从细胞质转移至细胞核中,此过程与细胞内碳水化合物代谢的信号途径不具有相关性。研究表明,HcGAPDH通过细胞质和细胞核之间的信号传导在植物盐胁迫中发挥一定作用,为进一步揭示盐穗木耐盐分子机制奠定了一定基础。

球毛壳菌甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因克隆及特性分析

用粗糙脉孢菌(Neurospora crassa,XP_327967)和菜豆炭疽病菌(Colletotrichum lindemuthianu,P35143)的甘油醛_3_磷酸脱氢酶基因(Glyceraldehyde 3_phosphatedehydrogenase,GAPDH)氨基酸序列对球毛壳菌(Chaetomium globosum)菌丝ESTs序列本地数据库进行tBlastn检索,获得了球毛壳菌GAPDH全长cDNA序列。该序列长1240bp,开放阅读框1014bp,编码337个氨基酸组成的多肽,蛋白分子量为36.1kD。用PCR方法克隆了该基因的DNA序列,序列长为1556bp,由2个内含子和3个外显子组成。BlastP同源性分析表明该基因与鹅掌柄孢壳(Podosporaanserine)同源性最高为95%;与米曲霉(Aspergillusoryzae)同源性最低为87%。GAPDH酵母转化子生物功能分析表明转化子对Na2CO3和高温有高的耐受性,证明GAPDH为抗胁迫基因。该基因的cDNA序列、DNA序列及推测的氨基酸序列在GenBank登录(登录号分别为AY522719,AY593253,AAS01412)。

日本血吸虫三磷酸甘油醛脱氢酶核酸疫苗小鼠体内的免疫应答特征

目的研究日本血吸虫大陆株三磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)基因核酸疫苗免疫C57BL/6小鼠诱生的免疫应答特征和保护性。方法将用免疫筛库得到的日本血吸虫大陆株GAPDH编码基因以PCR扩增,扩增产物T-A克隆至载体pT-Adv而后与真核表达载体pcDNA3连接,构建成核酸疫苗(pcDNA3-SjGAPDH)。将纯化的pcDNA3-SjGAPDH经后腿胫前肌免疫C57BL/6小鼠。免疫荧光染色法研究pcDNA3-SjGAPDH在注射的局部肌肉表达特性;用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺(SDS-PAGE)、蛋白质印迹法(Westernblotting)、ELISA等方法分析pcDNA3-SjGAPDH所诱导的特异性免疫应答特征。结果pcDNA3-SjGAPDH免疫后24和48h即可在荧光显微镜下看到C57BL/6小鼠小腿胫前肌的局部肌肉的冰冻切片发出淡绿色荧光,表明有GAPDH蛋白的表达。pcDNA3-SjGAPDH免疫小鼠主要诱生IgG2a、IgG2b和IgG3亚类;免疫小鼠脾淋巴细胞体外经特异性抗原刺激主要诱生γ-干扰素(IFN-γ)和白介素-2(IL-2)细胞因子,未检出IL-4。另外,免疫鼠血清能够识别日本血吸虫SWAP中的天然GAPDH成分。结论pcDNA3-SjGAPDH核酸疫苗免疫C57BL/6小鼠主要诱导Th1类型细胞免疫应答。

谷子3-磷酸甘油醛脱氢酶基因的克隆与结构分析

3-磷酸甘油醛脱氢酶基因(GAPDH)在谷子盐旱胁迫早期高频率表达,为研究该基因在胁迫反应及其他代谢中的详细功能,本研究利用RACE技术克隆了谷子的GAPDH基因。该基因cDNA全长1 328 bp,包括1 008 bp的开放阅读框,共编码338个氨基酸,肽段的分子量为35 911.03 Da,极性氨基酸占29.12%。序列比较分析发现,谷子的GAPDH同玉米的同源序列表现了最高的相似性,同水稻和小麦同源序列的相似性次之,同双子叶植物的同源序列则相差较远。

嗜酸乳杆菌3-磷酸甘油醛脱氢酶的分离纯化

目的分离纯化嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)ATCC 4356的3-磷酸甘油醛脱氢酶。方法利用硫酸铵分级沉淀法、亲和层析、阴离子交换和分子筛层析对嗜酸乳杆菌GAPDH进行了分离纯化。通过N端测序鉴定了纯化产物;并用分子筛测定了嗜酸乳杆菌GAPDH的相对分子质量(Mr)。结果纯化产物在SDS-PAGE胶上呈现Mr为3.7×104的单一条带,产量为0.9 mg/L(嗜酸乳杆菌培养物)。N端测序结果证明纯化产物为嗜酸乳杆菌GAPDH。分子筛测定的GAPDH的Mr为7.08×104,表明嗜酸乳杆菌GAPDH是二聚体。结论通过该纯化方案,可大量获得电泳纯的嗜酸乳杆菌GAPDH,为进一步研究其免疫功能以及开发为免疫促进剂打下了基础。

罗非鱼源无乳链球菌甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因的克隆与原核表达

为对罗非鱼源无乳链球菌ZQ0910株甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因进行克隆及表达进行研究,根据GenBank上已登录的相关基因设计引物,采用PCR方法扩增该株细菌的甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因,然后将其定向克隆至原核表达载体pET-32a(+)中,在大肠杆菌BL21(DE3)中进行异丙基-β-D-硫代半乳糖苷诱导表达。结果显示,甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因有1011个碱基,编码336个氨基酸;同源基因序列比对显示,无乳链球菌ZQ0910株与无乳链球菌2603V/R的甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因的同源性最高;经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷诱导表达后,SDS-PAGE电泳显示甘油醛-3-磷酸脱氢酶蛋白表达的最优条件为:异丙基-β-D-硫代半乳糖苷浓度为0.06mmol/L、温度37℃、诱导5h,蛋白表达量最大;HisTrap HP柱纯化后融合蛋白的质量浓度为560μg/mL;Western Blot验证甘油醛-3-磷酸脱氢酶的分子量为36.01ku。研究结果表明,成功克隆与表达了甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因,这将为进一步研究甘油醛-3-磷酸脱氢酶的免疫原性及亚单位疫苗提供理论依据。

菊苣提取物对雌性鹌鹑高尿酸血症模型胰岛素抵抗和雌二醇、三磷酸甘油醛脱氢酶的影响

目的以胰岛素抵抗(IR)、雌二醇(E2)、三磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)为观察指标,探讨菊苣提取物降尿酸的机理。方法鹌鹑按体质量随机分为5组:正常组、模型组、阳性药组及菊苣提取物大、小剂量组,每组15只。正常组给予普通饲料,其余各组均予以造模饲料,同时各给药组予相应药物干预,连续给药28 d。检测血清尿酸(UA)、胰岛素(Ins)、E2水平及全血GAPDH活性,并计算胰岛素抵抗指数(ISI)。结果与正常组比较,用药28 d期间模型组UA水平显著升高(P<0.05)。与模型组比较,菊苣提取物各剂量组UA水平显著降低(P<0.05)。各组比较Ins、ISI均未见显著变化(P>0.05)。与正常组比较,模型组E2水平显著降低(P<0.05)。与模型组比较,菊苣提取物大剂量组E2显著升高(P<0.05)。与正常组比较,模型组GAPDH显著降低(P<0.05),各给药组GAPDH显著升高(P<0.05)。结论菊苣提取物降尿酸的机理可能一方面通过直接升高E2水平促进UA排泄,另一方面还与其升高E2水平,使GAPDH间接升高有关。此外,菊苣提取物还可通过直接升高GAPDH活性降低UA水平。

箭筈豌豆甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因片段的克隆及序列分析

本研究预期通过同源克隆获得了箭筈豌豆(Vicia sativa)甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)基因的部分片段,为研究箭筈豌豆适应高海拔环境的分子机制奠定基础。根据近缘物种GAPDH基因序列设计1对引物,通过RT-PCR技术克隆获得了一段长度1 141 bp的序列。生物信息学分析表明,该序列编码的381个氨基酸,与其他植物同源GAPDH基因序列的相似度达83%,氨基酸序列相似度在95%以上。可以确定,克隆获得的片段即为箭筈豌豆甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因片段。将此片段命名为VsGAPDH,在GenBank注册,登录号HM117006。

斑玉蕈甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因克隆与序列分析

甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)是糖酵解和卡尔文循环中的关键酶,本实验室之前的研究发现斑玉蕈菌丝的GAPDH表达随培养基中葡萄糖添加浓度的变化而变化,在此基础上我们首次克隆了斑玉蕈GAPDH的DNA和cDNA序列,结果斑玉蕈gpd基因长2 724 bp,对比基因组DNA和cDNA序列知其中有7个内含子、8个外显子;其理论分子量为36.15 kD、编码蛋白质含338个氨基酸、等电点(PI)为8.24。

龙眼子叶胚3-磷酸甘油醛脱氢酶基因的cDNA克隆及序列分析

从龙眼子叶胚中分离得到一个大量表达的表达序列标签(EST),该EST编码序列与金鱼草3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)基因的同源性为84%,利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术成功克隆了龙眼GAPDH基因全长序列.序列分析表明,龙眼GAPDH基因的cDNA全长为1395 bp,包括一个长1008 bp、编码336个氨基酸的开放阅读框(ORF),5′端非编码区(UTR)长71 bp,3′-UTR长316 bp.龙眼GAPDH基因编码的氨基酸序列与水稻、葡萄、小果野蕉、拟南芥、银杏等GAPDH基因的氨基酸序列同源性均高达85%以上,该基因在GenBank中的登录号为FJ694011.

植物3-磷酸甘油醛脱氢酶的多维本质(英文)

3-磷酸甘油醛脱氢酶 GAPDH 作为一种糖酵解蛋白在糖酵解的能量产生中发挥着重要作用 .它通常作为一种模式蛋白用于蛋白和酶的分析 ,也可以用作研究基因表达量的内在对照 .然而 ,最近的相关研究表明 ,真核及原核生物的 3-磷酸甘油醛脱氢酶实际上存在着一种多维本质 ,研究证明它在 DNA修复、细胞凋亡、核 RNA输出、及其在细胞周期中都发挥着重要的作用 .尽管该酶在植物中的研究不如在哺乳动物中的深入 ,但研究已经陆续证明 ,3-磷酸甘油醛脱氢酶在植物中同样具有许多未被发现的功能 ,目前已经报道该酶在厌氧、热激、伤害以及能量供应中可能发挥着重要作用 .本文旨在就国内外对于该酶在植物中的研究作一总结论述 ,以期推进科学界对它的更深入认识和研究 .