滇龙胆草中香叶醇10-羟化酶基因的克隆、蛋白结构及表达分析

本研究基于滇龙胆草转录组数据分析,使用RT-PCR技术克隆获得两条香叶醇10-羟化酶基因,命名为GrG10H1和GrG10H2。使用在线软件对其进行了生物信息学分析,两条基因全长分别为1548 bp、1482 bp。系统进化分析显示该基因与细胞色素P450家族中CYP76B亚家族亲缘关系最近。通过对该蛋白进行三维结构预测、同源模建和分子对接,分析了GrG10H蛋白活性口袋中可能参与催化功能发挥的关键氨基酸残基。荧光定量PCR表明GrG10H1基因在叶中表达水平最高,茎次之,根最低。而GrG10H2基因在根和叶中表达水平较高,在茎中几乎不表达。本研究还建立了能够生产龙胆苦苷的愈伤组织细胞培养体系,为进一步解析龙胆苦苷生物合成机制奠定了基础。

滇龙胆香叶醇10-羟化酶基因的克隆与表达分析

【目的】克隆滇龙胆香叶醇10-羟化酶基因Gr G10H(geraniol 10-hydroxylase),分析其生物信息学特征、基因结构、蛋白表达和组织表达情况,为龙胆苦苷生物合成途径解析提供理论依据。【方法】通过RT-PCR及基因克隆方法,从滇龙胆总RNA中克隆得到基因Gr G10H及其基因组序列;使用生物信息学方法分析其DNA序列及其编码蛋白特性,使用Clustal X2.1软件对Gr G10H蛋白质及其同源序列做序列比对,使用MEGA7.0软件进行系统发育树构建;利用定量PCR技术分析Gr G10H基因在滇龙胆根茎叶中的表达水平。【结果】使用RT-PCR方法从滇龙胆叶片中克隆得Gr G10H基因全长为1834 bp,包含2外显子和1内含子,ORF1548 bp,将序列提交至Gen Bank,得到序列号KJ418410。生物信息学分析表明,该基因编码515个氨基酸,分子量为57.74 k D,理论等电点为9.02;该蛋白属于细胞色素P450超家族成员,定位于内质网,其N端含一跨膜螺旋(21~43),其中1~20氨基酸残基位于膜内,44~515位于膜外。该蛋白无信号肽,为亲水稳定蛋白,主要由无规则卷曲(44.85%)和α-螺旋(40.58%)构成。Gr G10H蛋白与川西獐牙菜Sm G10H蛋白具有较高的相似性(87%),且亲缘关系最近。原核表达结果表明,Gr G10H基因在大肠杆菌中表达的重组蛋白相对分子质量约为83.74 k D(含GST标签26.00 k D),与预期蛋白大小一致。组织特异性表达分析结果表明Gr G10H基因主要在叶中表达。【结论】克隆到滇龙胆Gr G10H基因,并成功在大肠杆菌中表达,推测其在主要叶片中起作用。

广藿香香叶醇-10羟化酶基因克隆及在不同栽培种中的表达分析

目的:克隆香叶醇-10羟化酶(geraniol 10-hydroxylase,G10H)基因,进行生物信息学分析,并在不同广藿香栽培种中分析不同时期的茎、叶的表达情况。方法:搜索广藿香转录组数据库,获得G10H基因全长序列,并设计全长引物进行PCR验证;利用生物信息学软件对PcG10H1基因进行生物信息学分析,实时定量PCR法对其进行了时空表达分析。结果:将获得的广藿香香叶醇-10羟化酶基因命名为PcG10H1(Gen Bank登录号为KF926077),该基因包含一个完整的长1 533 bp的开放阅读编码框,编码510个氨基酸。分析了PcG10H1基因编码蛋白的理化特性。分析发现其有1个跨膜区,无信号肽;PcG10H基因编码的氨基酸序列与胡黄连G10H基因编码的氨基酸序列最为接近;PcG10H1在老叶和老茎中表达量高,在老叶中表达量最高;从不同栽培种来看,PcG10H1在石牌广藿香和高要广藿香中表达模式相似,在海南广藿香与印尼广藿香中表达相似。结论:成功克隆了广藿香PcG10H1的全长序列且进行了序列分析,并对其在不同栽培种的表达模式进行了探讨,为进一步阐明广藿香萜类代谢途径奠定基础。

蜘蛛香香叶醇-10-羟化酶基因的克隆及表达分析

目的:克隆蜘蛛香香叶醇-10-羟化酶(geraniol-10-hydroxylase,G10H)基因,并对其进行生物信息学和基因表达量分析。方法:在已测得蜘蛛香转录组数据的基础上,设计全长特异引物,克隆出G10H基因全长,运用生物信息学进行基因序列同源性分析,并对编码蛋白进行各种理化性质分析。运用实时荧光定量PCR检测该基因在蜘蛛香不同部位的相对表达量,并利用茉莉酸甲酯处理蜘蛛香植株后,分时间取成熟叶片进行诱导表达分析。结果:从蜘蛛香中克隆得到了长度为1 500 bp的G10H基因(VjG10H)完整开放阅读框的cDNA序列,编码499个氨基酸。VjG10H编码的蛋白相对分子质量是55.92 kDa,理论等电点为7.61。实时荧光定量PCR检测结果表明,VjG10H基因在成熟叶中表达量最高,其次是根茎中,在新生叶中表达量最低;VjG10H对茉莉酸甲酯的诱导表现出敏感,茉莉酸甲酯诱导处理48 h后基因的表达水平达到最高。结论:成功从蜘蛛香植株中克隆得到可能参与环烯醚萜生物合成途径中的关键酶G10H基因。

滇龙胆香叶醇-10-羟化酶基因克隆、生物信息学分析和表达

目的克隆滇龙胆Gentiana rigescens香叶醇-10-羟化酶(geraniol-10-hydroxylase,G10H)基因,对其进行定量表达以及生物信息学分析。方法采用PCR技术获得G10H的c DNA序列,对G10H蛋白进行理化性质、二级结构和三级结构等生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR方法检测G10H基因在滇龙胆根、茎、叶中的表达情况。结果克隆得到滇龙胆G10H基因,全长为1 400 bp,ORF 1 248 bp,编码415个氨基酸。生物信息学预测该基因编码蛋白质分子式为C_(2131)H_(3390)N_(586)O_(615)S_(17),等电点为7.62,不稳定系数为44.20,疏水性系数GRAVY为-0.245。G10H基因在滇龙胆根、茎、叶中均有表达,其中在根中表达量最高,茎中最低。结论首次从滇龙胆中克隆得到了G10H基因,为进一步阐明该基因的羟基化功能在滇龙胆龙胆苦苷生物合成途径中的重要作用奠定基础。