一个Ⅱ型甲烷氧化菌中甲烷单加氧酶羟基化酶的分离纯化和理化性质

甲烷氧化细菌能够催化甲烷和一系列小分子烃类化合物的羟基化反应,对控制全球变暖起着重要作用,在工业催化和生物除污中具有非凡的潜能。应用层析方法纯化了Ⅱ型甲烷氧化细菌MethylosinustrichosporiumIMV3011中甲烷单加氧酶的羟基化酶,并对其进行了表征。凝胶过滤法测定了该酶分子量为201.3kD;SDS-PAGE表明羟基化酶含有三个亚基(αβγ),分子量分别为58kD、36kD和23kD,比较两种方法证明该羟基化酶是一个同型二聚体构型(αβγ)2,总分子量为234kD。薄层等电聚焦测定该酶的等电点为5.2。酶的比活力为603.6nmol/(min.mg),活力回收为34.3%。HPLC法测定该酶的纯度在95%以上。原子吸收光谱显示每分子羟基化酶中含有3.02个Fe原子。羟基化酶的稳定性pH值为6.2～7.5,稳定性温度为低于35℃。菌株IMV3011的细胞表观构型呈现了长型、稍微弯曲的杆状形态。

毛竹香豆酸-3-羟基化酶基因的克隆与表达研究

香豆酸-3羟-基化酶(C3H)是木质素单体合成中的一个关键酶。采用文库筛选的方法从毛竹萌发种子全长cDNA文库中克隆了1个C3H基因,命名为PheC3H。PheC3H基因全长1842bp,包括1个完整的开放阅读框,编码1个由513个氨基酸残基组成的蛋白(PheC3H),C端具有1个细胞色素P450蛋白(CYP450)特异的保守结构域。相似性比对显示,PheC3H与其他植物的C3H有着较高的相似性,其中与小麦的CYP98A蛋白相似性最高,达91.2%;聚类分析表明,PheC3H属于CYP98A亚家族蛋白;实时定量PCR结果表明,PheC3H在一年生实生毛竹叶鞘中表达量最高,其次是在根中,在叶片和茎中表达量相对较低。

类黄酮3',5'羟基化酶基因的克隆及转化铁炮百合

利用RT-PCR技术从矮牵牛的紫色花瓣中克隆了两个控制花色的类黄酮3,5羟基化酶基因Hf1和Hf2,并构建了植物表达载体,利用农杆菌介导法对铁炮百合进行了遗传转化,获得了转基因植株。

紫杉烷13α-羟基化酶基因的克隆及其转化烟草的研究

利用东北红豆杉(Taxus cuspidata)cDNA文库作为模版,通过PCR技术扩增得到我国东北红豆杉紫杉烷13α-羟基化酶(Taxane13α-hydroxylase,简称13OH)的全长cDNA,将PCR产物克隆到pGM-T载体后测序结果表明该序列长度为1458bp。同源性比较分析结果表明:其碱基序列与已经报道的东北红豆杉(Taxus cuspidata)的13OH基因的一致性为99.38%,其氨基酸序列同与已经报道的东北红豆杉的13OH氨基酸序列的一致性为99.18%。将获得的cDNA全长序列正向插入到含有GUS报告基因的pCambia1305.1后成功地构建出东北红豆杉13OH植物表达载体pC13OH,通过电击法把pC13OH转入根癌农杆菌GV3101中。利用该工程菌株对普通烟草进行了转化,在潮霉素选择压力下获得了完整的再生植株。利用13OH基因特异引物,通过PCR技术筛选到4株阳性再生植株。在这4株再生植株中,有3株植株GUS报告基因的组织化学染色呈现阳性反应,表明该植物载体表达载体中与13OH相融合的GUS基因成功地得到了表达。为今后深入研究13OH基因在烟草中的表达和开展紫杉烷13α-羟基化酶基因对红豆杉细胞的转化以及研究作用于该基因的小RNA调节子打下了基础。

紫杉烷14β-羟基化酶基因片段的克隆及其植物表达载体的构建

采用CTAB法提取中国红豆杉基因组DNA,利用PCR技术克隆得到紫杉烷14β-羟基化酶(简称14OH)基因前半段,测序结果表明DNA片段序列为915bp,与报道的14OH基因同源性为98.3%。然后将获得的DNA片段(915bp)正反向插入到二元载体pZh01的GUS两端,构建成14OHRNAi植物表达载体pZ14a,又选其中与羟基化酶家族其他成员同源性低的部分(390bp),正反向插入到二元载体pZh01的GUS两端,构建成14OHRNAi植物表达载体pZ14b。同时将克隆得到的DNA片段(915bp)反向插入到二元载体pZh01中,构建成14OH反义RNA植物表达载体pZ14c。经PCR和酶切图谱分析鉴定,确认载体构建成功。

烟酸羟基化酶产生菌的快速筛选及催化条件

建立了一种基于紫外显影法快速筛选烟酸羟基化酶产生菌的方法,用96孔板培养菌后,将菌液点样到滤纸上,利用6-羟基烟酸在紫外光照射(300nm)下显影的特性,可以快速、方便地筛选出烟酸羟基化酶产生菌.对筛选出的最高酶活菌株BKC4进行了研究,菌株为杆状,革兰氏染色呈阴性,通过16SrRNA序列分析鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida).利用BKC4菌株催化烟酸合成6-羟基烟酸,结果表明,BKC4菌株烟酸羟基化酶的最适催化条件为:底物浓度10g/L,温度37℃,pH6.5,摇床转速200r/min,酶在低于30℃及pH6.0～6.5范围内较稳定.

紫苏肉桂酸4-羟基化酶基因的克隆与表达

为阐述紫苏中迷迭香酸合成的分子调节机制,应用同源克隆和RACE技术首次从紫苏叶片中克隆得到肉桂酸-4-羟基化酶基因(Per C4H)的全长c DNA序列(Gen Bank登录号:KM434189)。Per C4H基因总长度为1 667 bp,基因的开放阅读框(ORF)为1 518 bp,编码505个氨基酸残基,还含有长度为21 bp的5′非编码区(5′UTR)和95 bp的3′非编码区(3′UTR)。系统进化树分析得到Per C4H基因与唇形科植物丹参和黄芩的亲缘性最近。由实时荧光定量PCR分析可知,该基因在紫苏中具有组织表达特异性,根中的表达最高,茎中次之,而叶中最少。一定浓度的赤霉素与茉莉酸甲酯能提高Per C4H的表达量,而脱落酸和黑暗处理能降低Per C4H的表达量。

毛白杨阿魏酸-5-羟基化酶对烟草木质素的影响

为了研究阿魏酸-5-羟基化酶(F5H)在木质素合成途径中的调控作用,采用CTAB法提取毛白杨RNA,反转录得到c DNA并克隆出毛白杨F5H基因,将其以正义、反义、干涉的基因形式,使用农杆菌侵染法导入烟草基因组中。将得到的转基因植株茎段进行解剖分析,并测定其木质素细胞壁化学组成。转基因植株的木质素、纤维素总量和木质部解剖分析结果与野生型相比均为未表现出明显差异,植株正常生长。F5H的过量表达和基因沉默均不影响植株木质化和生长,可以说明它是木质素合成途径可供选择的一个很好的调控点。

甲基单胞菌Methylomonas sp.GYJ3中甲烷单加氧酶羟基化酶组分的纯化和性质

Methylomonassp．GYJ3菌株中经DEAE-SepharoseCL-6B阴离子交换层析和SephacrylS300凝胶层析分离纯化出甲烷加氧酶羟基化酶组分．经HPLC分析，纯度大于90％，分子量为240kD，纯化倍数为3．9，比活为225nmol环氧丙烷每分钟毫克蛋白．SDS-PAGE表明，羟基化酶由三个亚基组成，亚基分子量为56、43、27kD．ICPAES测定羟基化酶的Fe含量为2.1molFe每摩尔蛋白．HPLC法用于甲烷单加氧酶羟基化酶组分的纯化，纯化的羟基化酶组分比活为541nmol（环氧丙烷）每分钟毫克蛋白，是两步LC法纯化的羟基化酶的两倍，Fe含量为3．78molFe每摩尔蛋白．催化性质研究表明羟基化酶能够被化学还原剂还原为还原态羟基化酶，还原态的羟基化酶单独存在时表现出MMO活性，说明它是MMO活性中心，天然态的羟基化酶单独存在时无MMO活性，加入粗酶液中MMO活性明显增加，说明GYJ3菌中MMO是一个复合酶系．

1株产烟酸羟基化酶海洋细菌H9的分离鉴定及培养条件优化

利用96孔板和紫外显影相结合的定向快速筛选方法,从烟台渤海湾采集的腐败鱼尸上分离筛选得到1株高产烟酸羟基化酶的菌株H9,通过形态、生理生化特征和16S r DNA系统发育分析鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida),对其产酶培养条件进行优化,最适培养基和培养条件为:可溶性淀粉15 g/L、玉米浆15 g/L、烟酸10 g/L、K_2HPO_4 1.0 g/L、初始pH 7.0、培养温度25℃、接种量7%、500 mL三角瓶装液量50 mL。优化后烟酸羟基化酶活力达到0.37 U/mL,比优化前提高了68%,采用静息细胞转化生产6-羟基烟酸产率达到124.77 g/L,具有工业化生产6-羟基烟酸的应用前景。

木质素生物合成中羟基化酶的研究进展

介绍了3种调控木质素代谢的羟基化酶的遗传特性及其基因调控的研究进展,重点综述了香豆酸-3-羟基化酶(C3H)的最新研究进展,讨论了存在的问题并提出了相关策略。

外显子拼接法克隆紫杉烷2α-羟基化酶基因与生物信息学分析

紫杉烷2α-羟基化酶是形成紫杉醇核心骨架的羟基化反应关键酶之一,以taxusin作为底物进行氧化生成2α,7β-dihydroxytaxusin。利用蔓地亚红豆杉的总DNA为模板,采用PCR技术克隆出紫杉烷2α-羟基化酶的DNA序列,利用在线比对和生物学软件分析其内含子,采用外显子拼接法克隆出紫杉烷2α-羟基化酶基因的cDNA序列。测序结果表明该基因含有1个1 488 bp的开放阅读框,编码495个氨基酸的多肽;同源性比较分析结果表明,其碱基序列及氨基酸序列与已经报道的加拿大红豆杉的紫杉烷2α-羟基化酶基因的一致性为分别为98%和89%。利用SWISS-PROT、DNAMAN等生物信息学工具对其列进行了序列分析,为利用代谢工程的方法生产紫杉醇或其前体物质提供了分子基础。

茶树肉桂酸4-羟基化酶基因的克隆及表达分析

肉桂酸4-羟基化酶(Cinnamate 4-hydroxylase,C4H)是茶树苯丙烷代谢途径中的关键酶,能够影响木质素和类黄酮等次级代谢物的生物合成。本文采用5′-RACE技术,克隆了茶树肉桂酸4-羟基化酶基因(Cs C4H)的全长序列,其中开放阅读框长1 518 bp,编码505个氨基酸,推测蛋白分子量为58.15 k D,理论等电点为9.29。利用基因组步移技术克隆得到该基因上游1 840 bp的启动子序列。该启动子区域除了分布有TAAT-box和CAAT-box等基本转录元件外,还存在多个诱导型和组织特异型的顺式作用元件。实时荧光定量PCR结果表明该基因在芽、叶、茎、根中都有表达。将该基因重组至表达载体p YES-DEST52上,并在酿酒酵母WAT11中进行真核表达。利用LC-MS方法检测酶反应产物,结果表明目的蛋白能够催化肉桂酸生成p-香豆酸。

南方红豆杉紫杉烷7β-羟基化酶基因全长序列的克隆和进化分析

从南方红豆杉Taxus wallichianavar.mairei的新鲜嫩叶中提取基因组DNA作为模板,利用三组特异引物进行PCR扩增,然后克隆测序得到紫杉烷7β-羟基化酶的基因全长。该基因编码区起始密码子为ATG,终止密码子为TGA,全长1 692 bp;碱基组成为490 A(29.0%),351 C(20.7%),362 G(21.4%)和489 T(28.9%)。将紫杉烷7β-羟基化酶基因全长序列与细胞色素P450基因家族的其它三个成员进行比对,发现它与紫杉烷2α-羟基化酶基因、紫杉烷10β-羟基化酶基因及紫杉烷13α-羟基化酶基因的一致性分别为74%、68%及76%。它们的外显子和内含子的连接区均具保守的GT-AG结构,内含子区的变异性明显高于外显子区。进一步以红豆杉属的13个紫杉烷羟基化酶基因家族成员为对象,利用位点间可变ω(非同义替换率dN和同义替换率dS的比值)模型对该基因家族的适应性进化进行分析。分支模型、位点模型以及分支-位点模型的分析表明:紫杉烷羟基化酶基因家族的少数分支处于正选择压力下(ω>1),但未检测到正选择位点;而绝大部分位点受强烈的负选择作用(ω<1)。

绿色棉纤维类黄酮3',5'羟基化酶基因GhF3'5'H的克隆及实时定量表达分析

以发育18 d的天然绿色棉及其近等基因系白色棉纤维细胞为材料,利用cDNA-AFLP结合cDNA末端快速扩增技术,克隆了1个绿色棉纤维优势表达基因的全长cDNA。序列分析结果表明,该cDNA全长1873bp,含有一个编码509个氨基酸残基的开放阅读框。Blast分析表明,该基因的编码产物为一个类黄酮3',5'羟基化酶,将该基因命名为GhF3'5'H,序列提交到GenBank,登录号为GU062184。实时荧光定量PCR检测结果显示:GhF3'5'H在绿色棉不同组织中的表达量均显著高于其近等基因系白色棉,而且主要在纤维细胞中表达。在纤维发育过程中,GhF3'5'H在纤维发育的早期表达量最高,并随纤维发育逐渐降低。推测该基因可能在绿色棉纤维色素前体物质的形成中发挥作用。

类黄酮3′,5′羟基化酶基因的克隆及转化矮牵牛

类黄酮3’,5’羟基化酶(Flavonoid 3’,5’-hydroxylase,F3＇,5＇H)是花色素苷代谢途径中的一个关键酶,它使花色素的合成方向趋向于形成蓝色色素翠雀素。利用PCR方法,从“紫蓝色”品系的矮牵牛(Petunia hybrida)总DNA中,克隆到编码F3’,5＇H的Hf1、Hf2基因。将Hf2基因正向插入到植物表达中间载体中,通过土壤农杆菌介导的方法转化“淡粉色”品系的矮牵牛。现已得到PCR阳性植株。

3-甾酮-9α-羟基化酶基因的表达及其催化合成9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮

研究应用于甾体9α-羟基化的高效催化剂和催化体系是实现甾体药物9α位羟基高效合成的关键。本文中,笔者对来源于分支杆菌(Mycobacterium tuberculosis) H37Rv和红平红球菌(Rhodococcus erythropolis) SQ1的3-甾酮-9α-羟基化酶基因(reksh A,mtksh A)进行优化,并对2个基因的催化活性进行检测。通过构建工程表达菌株,以雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD)为底物,对制备9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮(9α-OH-AD)的催化反应进行了探索。结果表明:基因序列优化显著提升了Re Ksh A和MtKshA蛋白的可溶性表达,其中Re Ksh A具有较好的雄甾-4-烯-3,17-二酮9α位羟基化活性。用TB培养基培养Re Ksh A的工程表达菌株BL21(DE3)-p ET28a-reksh A-yh,在30℃、500μmol/L底物浓度、0. 8%(体积分数)乙醇为助溶剂、0. 1 mmol/L IPTG诱导浓度、底物与诱导剂同时加入到工程菌液中的条件下,9α-OH-AD得率达到97. 09%。

L-脯氨酸羟基化酶的提纯及活性研究

目的 :以猪肺为原料 ,提取能把游离的L -脯氨酸羟化为L -羟脯氨酸的羟基化酶。方法 :把新鲜猪肺在提取液中低温高速匀浆 ,然后用 4 0 0 0r min离心分离 2 0min ,取上清液进一步用 80 0 0r min高速离心后 ,分别用盐析和有机溶剂的方法提取羟基化酶 ;结果 :不同的方法都得到棕色的固体。经电泳测定该固体纯度高 ,溶于水中后能把游离的L -脯氨酸羟化为L -羟脯氨酸。测定其分子量约为 6 6 ,0 0 0 ;等电点约为 4。结论 :所采用的提取工艺流程具有简单、效率高和实用的特点 ,且猪肺便宜、易得 ,适合较大规模的制备。

红海榄肉桂酸-4-羟基化酶基因的克隆与表达分析

肉桂酸-4-羟基化酶是木质素合成反应中的关键酶,木质素合成反应对于植物耐受重金属胁迫有重要作用。本研究利用同源克隆和cDNA末端快速扩增方法(rapid amplification of cDNA ends,RACE)从红海榄叶片中克隆得到一条肉桂酸-4-羟基化酶基因,命名为RsC4H,生物信息学分析结果显示RsC4H基因的cDNA全长为2006bp,开放阅读框长1572bp,共编码523个氨基酸。该基因编码蛋白的相对分子质量为60.18kD,是亲水性的不稳定蛋白,二级结构以α螺旋(47.42%)和无规则卷曲(32.70%)为主,该蛋白在N端和C端分别包含一个跨膜结构,不含有信号肽,主要在膜结构或内质网上发挥功能,属于p450超家族。RsC4H蛋白与其他植物的C4H蛋白相似性较高,系统发育树结果显示其与笋瓜(Cucurbita maxima, XP_023007159.1)、南瓜(Cucurbita moschata, XP_022947682.1)的亲缘关系更近。qRT-PCR结果显示,红海榄能快速响应重金属胁迫,提高RsC4H基因的表达量,促进木质素生成并增加细胞壁厚度以阻止金属离子进入细胞。此研究结果丰富了红树植物抗重金属胁迫基因库,为从分子水平揭示红海榄耐受重金属胁迫机制提供了基础资料。

锦绣杜鹃类黄酮-3′,5′-羟基化酶基因的生物信息学分析

类黄酮-3′,5′-羟基化酶(Flavonoid 3′,5′-hydroxylase,F3′5′H)是类黄酮代谢途径的一个关键酶,能使花色素的合成方向趋向于蓝色的飞燕草素。利用生物信息学软件对锦绣杜鹃类黄酮-3′,5′-羟基化酶基因(RpF3′5′H)进行分析。结果显示,RpF3′5′H基因ORF长1551 bp,共编码516个氨基酸;分子量为57.31 kD,等电点为9.03,无信号肽,定位于细胞质中的可能性最大,二级结构与三级结构中含有较多的α螺旋,与高丛越橘有较高亲缘性。分析结果将对RpF3′5′H的功能解析奠定理论基础,同时也为探究锦绣杜鹃花色苷的生物合成有一定指导作用。