木质素生物合成关键酶咖啡酸-O-甲基转移酶基因(COMT)的研究进展

木质素是植物苯丙烷代谢途径的重要产物之一,其生物合成涉及到许多酶的参与。其中咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid-O-methyltransferase,COMT)是木质素特异途径中的一个关键酶,可催化咖啡酸、5-羟基松柏醛和5-羟基松柏醇甲基化分别生成阿魏酸、芥子醛和芥子醇,参与S-木质素的合成。本文主要对COMT基因的特征、COMT在木质素生物合成中的作用及COMT基因对植物木质素合成调控的研究现状进行了综述,并对COMT基因的研究方法和在生产中的应用作了展望。

丹参咖啡酸-O-甲基转移酶基因(SmCOMT1)的克隆及其分析

依据丹参转录组数据库得到的咖啡酸-O-甲基转移酶基因序列设计特异性引物,采用RT-PCR方法从丹参分离得到一个新的COMT基因,命名为SmCOMT1(GenBank注册号为JF693491)。该基因cDNA全长1 158 bp,包含一个长为1 095 bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。SmCOMT1 gDNA序列长2 275 bp,包含4个外显子和3个内含子。序列分析结果表明,SmCOMT1编码的多肽具有COMT的序列保守元件,与同科植物罗勒COMT编码的多肽高度同源,同源性达到89%。系统进化树分析表明,SmCOMT1与双子叶植物的COMT亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明,SmCOMT1基因在丹参不同组织器官中差异表达,其中茎中的表达量最高,并且其表达受茉莉酸甲酯和病原菌的诱导,显示SmCOMT1基因可能在植物防御反应中发挥作用。

绿竹咖啡酸-O-甲基转移酶基因(COMT)的克隆及相关分析

采用RT-PCR及RACE方法从绿竹中分离了COMT基因家族的一个基因,命名为BoCOMT1。BoCOMT1全长1 377 bp,编码一个361 aa的蛋白,估计分子量为39 kDa。BoCOMT1与小麦的TaCOMT、甘蔗的SoCOMT、玉米的ZmCOMT和毛白杨的PtCOMT的氨基酸序列比对结果表明,BoCOMT1与TaCOMT的氨基酸同源性最高,达到86.7%,系统进化树的分析表明,BoCOMT1与TaCOMT亲缘关系较近。RT-PCR结果显示,BoCOMT1在茎中的表达量约为叶中的2倍。

日本落叶松咖啡酸-O-甲基转移酶基因LkCOMT的克隆及单核苷酸多态性分析

依据日本落叶松转录组数据库检测到的咖啡酸-O-甲基转移酶（COMT）基因ESTs序列设计引物，分离得到一个编码该酶的新基因。其cDNA克隆全长为1350bp，包含长度为1092bp的开放阅读框，可编码364个氨基酸残基。序列分析显示，所推导的蛋白质氨基酸序列包含COMT基因5个所特有的保守元件，与海岸松PpCOMT的蛋白质氨基酸序列同源性达94％。在此基础上，利用DnaSP5．0软件对日本落叶松加株基因型个体的LkCOMT序列进行了单核苷酸多样性SNPs分析，共检测到92个SNP位点，SNP发生频率为1／17bp，多样性指数1T，为0．00780。在这些SNPs中，65个属于转换，27个属于颠换。在外显子区域，共检测到58个SNP位点，其中37个为错义突变，21个为同义突变。研究结果为Et本落叶松基因标记辅助育种提供了理论基础。

棉花咖啡酸-O-甲基转移酶基因的克隆及特征分析

【目的】克隆棉花木质素合成关键酶基因GhCOMT1、GhCOMT2和GhCOMT3全长cDNA序列,分析其在不同组织部位的表达情况并进行原核表达研究。【方法】根据棉花纤维特异表达cDNA文库分析得到的EST序列设计引物,采用RT-PCR技术克隆基因,用生物信息学方法对获得的cDNA序列及推定的氨基酸序列进行分析。采用半定量RT-PCR方法研究GhCOMT1、GhCOMT2和GhCOMT3在不同组织中的表达。构建了基因的原核表达载体,经酶切鉴定后转化到大肠杆菌BL21(DE3)中并诱导表达。【结果】从发育的棉花纤维中克隆了3个COMT基因cDNAs,GhCOMT1(GenBank登录号为FJ479708)、GhCOMT2(GenBank登录号为FJ479709)和GhCOMT3(GenBank登录号为FJ848869)分别具有1101bp、1098bp、1071bp的开放阅读框,各自编码366、365和356个氨基酸。GhCOMT1、GhCOMT2和GhCOMT3在棉花各个组织中都有表达,GhCOMT1和GhCOMT2在根部的表达量最高,GhCOMT3在茎中表达量最高。SDS-PAGE电泳分析表明,3个蛋白的最佳诱导表达条件均为0.2mmol·L-1IPTG在37℃下诱导6h。【结论】从棉花中克隆了3个木质素合成关键酶基因GhCOMT1、GhCOMT2和GhCOMT3,为进一步的生物学功能研究及其应用奠定了基础。

川芎咖啡酸-O-甲基转移酶基因的克隆及序列分析

克隆川芎(Ligusticum chuanxiong Hort)咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)基因并做序列分析。采用RT-PCR方法,以新鲜的川芎嫩叶c DNA为模板,克隆出川芎COMT基因的c DNA序列。此基因全长1328 bp,编码360个氨基酸。将得到的序列提交Gen Bank,序列号为KU942388。此川芎COMT具有植物O-甲基转移酶家族特征性的功能结构域,与中粒咖啡、牵牛花COMT的氨基酸序列同源性分别为70%、69%,推测其能够催化咖啡酸的氧甲基化反应。该川芎COMT基因的成功克隆为下一步活性验证及利用生物技术来生产阿魏酸奠定坚实基础。

玉米咖啡酸O-甲基转移酶的全基因组鉴定与功能分析

【目的】咖啡酸O-甲基转移酶(Caffeic acid O-methyltransferase,COMT)是褪黑素生物合成中的关键酶,在植物的生长、发育和抵御胁迫中发挥着重要的作用。本研究旨在探究COMT在玉米全基因组中的分布与盐胁迫响应情况,鉴定玉米咖啡酸O-甲基转移酶(COMT)基因。【方法】通过分析玉米COMT基因家族成员的结构特征、系统发育关系、基因结构、表达模式等,对ZmCOMTs基因进行系统分析,并通过过表达ZmCOMT12拟南芥对ZmCOMT的功能进行初步验证。【结果】在玉米全基因组中共鉴定出了28个COMT基因,根据系统发育分析分为2个分支(分支Ⅰ~Ⅱ),大部分的COMT成员具有相似的motif组成和基因结构特征。利用玉米数据库分析ZmCOMTs的表达模式发现部分基因存在组织特异性,实时荧光定量PCR发现ZmCOMTs被盐胁迫诱导表达,说明ZmCOMTs成员参与了盐胁迫的调控,过表达ZmCOMT12拟南芥提高了褪黑素的含量和耐盐性。【结论】通过序列比对、亲缘关系、蛋白结构分析得到了假定的褪黑素合成基因ZmCOMT12,过表达拟南芥发现该基因与褪黑素的合成和耐盐性相关。

板栗咖啡酸氧甲基转移酶基因CmCOMT的克隆及原核表达

该研究根据板栗(Castanea mollissima Bl.)cDNA文库分析得到EST序列,采用RT-PCR技术,克隆板栗咖啡酸氧甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferase,COMT)基因全长cDNA(CmCOMT),分析其编码蛋白的相关信息并进行原核表达研究,为板栗木质素合成关键酶基因CmCOMT的生物学功能研究与应用奠定基础。结果表明:(1)CmCOMT基因(GenBank登录号为KU365322)具有一个1 098bp开放阅读框(ORF),共编码365个氨基酸,推测蛋白分子质量为39.684 9kD,理论等电点为5.83,具有植物SAM依赖甲基转移酶的典型特征。(2)CmCOMT核苷酸序列及其编码氨基酸序列与垂枝桦(Betula pendula)和白桦(Betula platyphylla)的相应序列一致性均在90%以上;同源建模表明,CmCOMT的3D模型与苜蓿(Medicago sativa)MsCOMT的蛋白结构相似,推测其可能与MsCOMT具有相似的功能;系统发育树分析显示,CmCOMT与其他植物COMTs具有相同的进化祖先,与桦木科植物物种亲缘关系最近。(3)SDS-PAGE电泳分析表明,CmCOMT蛋白最佳诱导表达条件为0.3mmol/L IPTG在25℃下诱导6h,蛋白分子量约为44kD,其主要以可溶性蛋白的形式存在。

烟草咖啡酸3-O-甲基转移酶生物信息学分析

烟草的抗性与其组织的木质素含量具有一定的关系,而咖啡酸3-O-甲基转移酶影响木质素的合成。为清楚地认识烟草咖啡酸3-O-甲基转移酶,本研究采用Interpro、NetPhos和TNT工具对烟草咖啡酸3-O-甲基转移酶成员的结构域、磷酸化位点和进化树进行分析。结果表明,烟草咖啡酸3-O-甲基转移酶具有相同的植物甲基转移酶二聚化结构域和O-甲基转移酶结构域,前者位于烟草咖啡酸3-O-甲基转移酶序列的第33～85位之间,后者位于序列的第128～358位之间;NtCOMT1和NtCOMT2的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸数目较为相似,而NtCOMT3的磷酸化位点数目明显大于NtCOMT1和NtCOMT2的数目,且三者均以酪氨酸数目最少;NtCOMT3属于进化树的第一类,而NtCOMT1和NtCOMT2属于进化树的第二类,烟草与马铃薯的咖啡酸3-O-甲基转移酶进化程度较为相似。

海藻酸钠固定化重组川芎咖啡酸-3-O-甲基转移酶

利用IPTG诱导含有川芎咖啡酸-3-O-甲基转移酶(LCCOMT)的大肠杆菌工程菌E.coli BL21(DE3)/pET28a-LCCOMT,经Ni^(2+)亲和层析、质谱鉴定获得纯化的LCCOMT。采用海藻酸钙凝胶包埋固定LCCOMT,单因素实验考察最佳固定化条件对固定化酶活力的影响,并确定了固定化酶的最适温度、pH值、Km、Vmax与反应批次等酶学性质。确定的条件分别为海藻酸钠质量分数1.5%,CaCl_2浓度2.5 g/L,固定化时间2 h,载体与酶质量比40 000∶1。通过正交实验确定最终固定化条件为CaCl_2浓度2.5 g/L,海藻酸钠质量分数2.0%,固定化时间1 h,载体与酶质量分数35 000∶1时,固定化效果最好,此时相对酶活力为75.43%。固定化酶的最适催化温度为37℃、最适pH值为7.5,较游离酶分别增加0℃和0.5;Km、Vmax分别增高0.40和0.74;实验确定固定化酶的半衰期,连续使用6次,酶活力仍保留50%。

茶树咖啡酸氧甲基转移酶基因的克隆及原核表达

以从茶树叶子中提取的总RNA为模板,结合RT-PCR利用RACE技术,得到咖啡酸氧甲基转移酶(caffeic acid o-methyltransferase,COMT)基因全长1 381bp,其开放阅读框为1 092bp,编码393个氨基酸,推测的蛋白分子量约为39.661 9ku,理论等电点为5.66,在GenBank的登录号为HM204933。其核苷酸序列与欧洲白桦、苎麻、中果咖啡和毛果杨的COMT基因相似性分别为80%、78%、77%、77%,氨基酸序列与毛果杨的COMT基因达100%。将该基因重组到表达载体pET-32a(+)中进行原核表达,经IPTG诱导,SDS-PAGE检测结果表明茶树COMT基因能在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,电泳检测到一条大约60ku的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量相符。

儿茶酚-O-甲基转移酶在重度子痫前期患者胎盘组织中的表达及意义

目的检测重度子痫前期孕妇胎盘组织中儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)的表达量,探讨其在重度子痫前期发病机制中的作用。方法选择重度子痫前期孕妇15例(病例组),正常孕妇15例(对照组),采用蛋白印迹方法 (western blotting)检测两组胎盘组织中COMT蛋白的表达量。结果病例组和对照组胎盘组织中COMT蛋白表达量比较,差异有统计学意义(P<0.05)。结论重度子痫前期孕妇胎盘组织中COMT蛋白的表达量低于正常孕妇,提示COMT蛋白可能参与了重度子痫前期的发病。

Avermectin C5-O-甲基转移酶基因的克隆、序列分析及其基因置换

C5 O 甲基转移酶基因 (aveD)位于阿维链霉菌 (Streptomycesavermitilis)染色体 3 4kbBamHI的片段上 ,通过构建avermectin基因组约 3 4kbBamHI片段的亚基因文库 ,用PCR的方法获得该基因的连锁基因C5 酮基还原酶基因 (aveF) ,并作为探针筛出aveD的克隆子。测序后和GenBank做同源比较 ,结果一致。构建基因置换穿梭载体 pHJ5 80 3 (pHZ13 5 8∷aveD&Amr) ,通过ET12 5 67::pUZ80 0 2属间接合转移导入S .avermitilis。放松培养后筛选出双交换重组菌株 ,并用PCR验证重组菌株的aveD已经破坏 ,将重组菌株摇瓶发酵液提取avermectin进行色谱质谱联机分析 ,发现重组菌株仅产生 4个组分 ,与出发菌株的 4个B组分完全一致。

精神分裂症患者听觉惊跳反射抑制与儿茶酚-O-甲基转移酶基因Val158Met多态性的相关性

目的:探讨精神分裂症患者儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)第158位密码子从缬氨酸到蛋氨酸的多态性(Vall58Met)与听觉惊跳反射抑制(PPI)的关系。方法:选取符合美国精神障碍诊断与统计手册第4版(DSM-IV)的精神分裂症患者178例,正常对照190例,使用SR-HLAB惊跳反射监控系统测查听觉惊跳反射,其分析指标包括:惊跳反射的反应波幅(SR);惊跳反射的适应性(HAB);时间间隔(LI)为30 ms、60 ms、120 ms时的听觉刺激惊跳反射弱刺激抑制(PPI30%、PPI60%、PPI120%);应用聚合酶链反应和限制性片段长度多态性的方法,分析精神分裂症组与对照组COMT Vall58Met基因型与等位基因分布频率。结果:精神分裂症组的波幅(SR)低于对照组[(563±460)mVvs.(695±447)m V,P<0.05],适应性(HAB)低于对照组[(32±46)vs.(48±33),P<0.01],差异有统计学意义;精神分裂症组与对照组之间PPI差异有统计学意义(F=7.15,P<0.05),组与时间间隔的交互作用差异有统计学意义(F=5.57,P<0.05),进一步分析发现精神分裂症组的%PPI120低于对照组[(27±5)vs.(35±3),P<0.05]。2组间COMT基因型和等位基因分布有统计学意义(χ~2=8.16、11.74,均P<0.05)。COMT三种基因型对HAB%的主效应有统计学意义(F=3.07,P<0.05);分组和COMT基因型对SR,HAB%,%PPI120的交互作用无统计学意义(F=1.64、2.87、2.26,均P>0.05)。结论:COMT基因Vall58Met多态性可能与精神分裂症的适应性有关,但与精神分裂症PPI缺陷可能无关。

儿茶酚-O-甲基转移酶基因多态性与精神分裂症发病特点的关系

目的 :在中国汉族人群中寻找儿茶酚 O 甲基转移酶 (catecholamine O methyltransferase,COMT)基因Val15 8Met多态性与精神分裂症发病特点之间的关系。方法 :使用病例 对照研究方法 ,对符合诊断标准的 476名精神分裂症患者 / 2 0 7名正常对照就COMT基因Val15 8Met多态性进行检测并进行关联分析。结果 :(1)非慢性患者的Val15 8Val基因型Val15 8等位基因分布频率显著高于对照组 ,对年龄、性别等调整后结果仍然成立 ;(2 )早发病组 (2 5岁前起病 )患者杂合子 (Val15 8Met)及等位基因Met15 8分布频率显著高于晚发病组 (P <0 .0 5 )。结论

注意缺损多动障碍和儿茶酚-O-甲基转移酶基因无关联性(英文)

以往研究表明,儿茶酚胺系统可能参于注意缺损多动障碍(attentiondeficithyperactivityitydisorder,ADHD)的发生,而儿茶酚胺O甲基转移酶(catechelomethyltransferase,COMT)是一种降解多巴胺和去甲肾上腺素系统的儿茶酚胺神经递质的酶。因此,采用两种以家系为基础的分析方法,即传递不平衡实验(transmissiondisequilibriumtest,TDT)和单倍型为基础的单倍型相对风险率(haplotypebasedhaplotyperelativerisk,HHRR)去探讨COMT和中国人群中79个ADHD核心家系的关联性,ADHD诊断符合DSMIV的诊断标准。TDT(χ2=1.03,df=1,P>0.05)和HHRR(χ2=1.08,df=1,P>0.05)两种方法的分析结果表明,COMT等位基因不能优先传递给ADHD儿童,提示在中国人群中ADHD与COMT基因无关联性。

儿茶酚-O-甲基转移酶基因Val 108/158 Met多态性与原发性高血压的相关性

目的:研究儿茶酚-O-甲基转移酶(catechol-O-methyltransferase,COMT)基因Val 108/158 Met多态性与原发性高血压的相关性。方法:采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(polymerase chain reaction–restriction fragment length polymorphism,PCR-RFLP)方法,检测原发性高血压患者(高血压组,n=215)及正常健康人群(对照组,n=227)COMT基因Val 108/158 Met多态性的分布频率。结果:1)COMT基因Val/Val,Val/Met和Met/Met三种基因型分布频率,以及Val和Met等位基因分布频率,在高血压组和对照组之间差异均无统计学意义(均P>0.05)。2)以性别分层后,3种基因型男女分布频率以及Val和Met等位基因男女分布频率在高血压组和对照组之间差异均无统计学意义(均P>0.05)。3)对高血压患者进行危险分层后,危险分层不同的高血压患者各基因型频率差异均无统计学意义(均P>0.05)。4)Logistic回归分析显示体质量指数、血糖、低密度脂蛋白增高和高血压家族史是原发性高血压的危险因素,而基因型与高血压病的发生无关。结论:COMT基因Val 108/158 Met多态性可能与原发性高血压的遗传易感性无关。

神经型烟碱乙酰胆碱受体α7亚单位基因和儿茶酚-O-甲基转移酶基因多态性与精神分裂症的关联研究

目的探讨CHRNA7、COMT基因多态性与精神分裂症的相关关系。方法采用聚合酶链反应及聚丙烯酰胺凝胶芯片技术,检测粤东地区精神分裂症患者(140例)与正常对照者(100例)CHRNA7基因3个单核苷酸多态性位点(rs2337980、rs1909884、rs883473)和COMT基因3个单核苷酸多态性位点(rs4680、rs737865、rs165599),并对分型结果进行测序鉴定。结果所有位点的单核苷多态性与精神分裂症发病风险无关联(均P>0.05)。结论在中国粤东地区CHRNA7基因3个位点(rs2337980、rs1909884、rs883473)和COMT基因3个位点(rs4680、rs737865、rs165599)的基因多态性可能与精神分裂症无关,但此结论尚需要进一步扩大样本量进行验证。

黄连金黄紫堇碱9-O-甲基转移酶基因的克隆及序列分析

克隆黄连(Coptis chineseFranch.)金黄紫堇碱9-O-甲基转移酶(Scoulerine-9-O-methyl-transferase,SMT)基因并做序列分析。采用RT-PCR方法,以新鲜的黄连嫩叶cDNA为模板,克隆出黄连SMT基因的cDNA序列。克隆到的cDNA序列全长为1 375 bp,编码一个350个氨基酸残基组成的多肽,其核酸序列与日本黄连、唐松草的SMT基因的cDNA序列同源性分别为97%与85%。将得到的序列提交GenBank,序列号为EU980450。与日本黄连、唐松草SMT基因的氨基酸序列比对,黄连SMT具有相同功能区域,因而可以参与金黄紫堇碱的9位氧原子的甲基转移反应。黄连SMT与其它植物SMT的氨基酸酸序列的进化分析表明,它与同为毛莨科黄连属的日本黄连的同源性较近。黄连N-甲基乌药碱-3′-羟化酶基因的成功克隆为黄连植物中小檗碱的基因工程等研究打下了良好的基础。

胎盘儿茶酚-O-甲基转移酶单核苷酸多态性与子痫前期遗传易感性的关系研究

目的探讨胎盘中儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)单核苷酸多态性与子痫前期遗传易感性的关系。方法采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术,对138例子痫前期患者胎盘组织(子痫前期组)和126例正常晚期妊娠妇女胎盘组织(对照组)的COMT基因第4号外显子第158位密码子G与A的多态性进行分析,分析COMT单核苷酸多态性与子痫前期发生风险的关系。结果子痫前期组COMT基因型频率:野生型(GG)、杂合子(GA)、突变纯合子(AA)分别为58.7%、34.8%、6.5%,对照组分别为61.9%、33.3%、4.8%,两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。子痫前期组等位基因频率G、A分别为76.1%、23.9%,对照组分别为78.6%、21.4%,两组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论 COMT基因第158/108位密码子的单核苷酸多态性与子痫前期的发病及病情轻重程度无相关性。突变基因型并没有增加子痫前期的发病风险。