巴夫杜氏藻1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶小亚基基因的克隆和分析

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)是光合作用中的一个关键酶,其小亚基rbcS具有调控羧化反应催化效率和影响该酶对二氧化碳/氧气底物特异性的功能。从巴夫杜氏藻中克隆rbcS基因及其5′-上游序列,并对基因及5′-上游序列进行了分析。根据已知rbcS基因保守核苷酸序列设计引物,分别克隆到1 841 bp的DNA和380 bp的cDNA序列。以此为基础,使用染色体步移(Genome walking)和cDNA末端快速扩增(RACE)技术,获得了799bp的5′端DNA序列和500 bp的3′端cDNA序列。序列分析发现,巴夫杜氏藻rbcS DNA全长为2 031 bp(不包括476 bp 5′-上游序列),cDNA全长包括570 bp开放读码框(GenBank登录号:HQ315783)和294 bp 3′端非翻译区。5′-上游序列区域存在一系列预测的顺式作用元件。该研究旨在为后继的rbcS基因的功能和表达研究、Rubisco的遗传改造奠定基础。同时,rbcS启动子因其可驱动基因高效表达而引起广泛关注,因此获得的rbcS 5′-上游序列经验证和优化后,可用于在嗜盐微藻中驱动转基因的高效表达以及完善微藻转化系统。

小麦叶片内1,5二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亚基由53000到50000裂解反应的定位研究

研究了小麦叶片内1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rub isco,EC 4.1.1.39)大亚基(LSU)由53 000裂解为50 000的反应。结果显示,成熟叶片的粗提液在pH 5.5的条件下反应后能检测到50 000的裂解产物,而暗诱导衰老叶片的粗提液在pH 7.5的条件下也能发现LSU的这一降解。分别从成熟叶片和衰老叶片中提取叶绿体,以其裂解液为反应体系研究LSU由53 000裂解为50 000这步反应的细胞器定位。结果显示,衰老叶片中的叶绿体裂解液在pH 7.5时反应1 h后能检测到50 000降解产物,而成熟叶片叶绿体裂解液在pH 5.5和pH 7.5的条件下反应后均未检测到LSU的50 000裂解产物。上述结果表明:衰老叶片中LSU由53 000部分裂解为50 000的反应定位于叶绿体内,而成熟叶片中LSU由53 000裂解为50 000的反应可能定位于叶绿体外。

香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基克隆与生物信息学分析

通过PCR技术成功克隆1个香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的全长序列,并登录GeneBank,登陆号为FJ973633。利用生物信息学方法,分析香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因序列,对其推导的氨基酸的理化性质、亲水性/疏水性、跨膜结构、导肽、二级结构进行预测,并对香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基的氨基酸做进化发育分析,为进一步了解香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基在香蕉光合吸收中的作用奠定基础。

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)

文章就核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的分布、结构、性质、分类与功能的研究进展作了介绍。

蔗糖对水稻幼苗叶片谷氨酰胺合成酶和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶的影响

报道了在光照和暗处培养下 ,不同浓度的蔗糖对水稻幼苗叶片 GS及其同工酶、1,5 -二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶 (Rubisco)的影响。无论是在光照或在暗处 ,蔗糖对 GS活性均有抑制作用 ,尤其是在较高蔗糖浓度下作用更为明显 ;虽然 Rubisco及可溶性蛋白的水平在光照和暗处有显著的差别 ,但蔗糖对其未见明显影响。 Native-PAGE与活性染色表明 ,在光照下或在暗处 ,蔗糖对 GS2的抑制作用随蔗糖浓度升高而加强 ,但对 GS1未有明显影响。这些结果提示 ,在水稻幼苗生长中 ,蔗糖不能象光一样诱导叶片

普通白菜1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因Bcrbc S的克隆及表达分析

利用RACE技术,从普通白菜抗霜霉病品种苏州青叶片克隆到1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit,Bcrbc S)基因的全长c DNA序列。采用q RT-PCR分析该基因在普通白菜不同组织的表达模式。利用SDS-PAGE技术分析了该基因的原核表达特征。序列分析结果表明,Bcrbc S基因的c DNA序列全长为733 bp,其中开放阅读框长度为543 bp,共编码181个氨基酸,分子质量为20.3×10~3 Da,理论等电点为8.23。氨基酸同源系统进化分析表明,普通白菜Bcrbc S基因与同科植物的进化关系相近。实时定量分析结果表明,Bcrbc S基因在普通白菜叶中表达最强;在SA和Na Cl处理下,Bcrbc S基因表达量均在处理24 h后达到峰值。原核表达载体经IPTG诱导表达出分子质量约为20×10~3 Da的融合蛋白。

糠椴核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶基因生物信息学分析

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是植物光合作用的关键酶.利用生物信息学对糠椴Rubisco基因进行开放阅读框、氨基酸组成、跨膜结构域、亚细胞定位和结合区分析,预测糠椴Rubisco的亲/疏水性和二级结构,通过同源建模构建糠椴Rubisco的三维结构.结果表明:糠椴Rubisco基因共有5个开放阅读框,其中最长的开放阅读框为1454 bp;糠椴Rubisco为亲水蛋白,共有12个蛋白结合区,含有20种氨基酸,由34.92%的α螺旋、11.36%的β折叠和53.72%的无规则卷曲组成.该结果可为研究糠椴Rubisco基因结构和功能提供参考.

大豆1,5-二磷酸核酮糖羧化酶小亚基基因的转录表达分析

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶小亚基基因rbcS在植物基因组中呈多基因家族存在. 大豆中分离的3个全长的rbcS cDNA在核苷酸和氨基酸序列上具有极高的相似性. Southern杂交分析表明1,5-二磷酸核酮糖羧化酶小亚基(EC4.1.1.39)在大豆中由4～8个成员的基因家族编码. Northern分析表明rbcS的表达具有明显的器官特异性. 在叶片中表达量极高而在根中检测不到. rbcS基因对许多外界因子如水杨酸、 盐胁迫和干旱处理具有明显的应答反应. 但不同浓度的水杨酸和NaCl对rbcS基因的转录有不同程度的诱导. rbcS基因表达量分别在2.0 mmol/L的水杨酸和0.4% NaCl处理24 h时最高, 为相应对照的2.5～3.0倍. rbcS的转录具有明显的昼夜节律变化, 而且这种节律受低温和光照的影响.

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶活化酶在植物抗逆性中的作用

自上世纪80年代核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶活化酶(Ru Bis CO activase,RCA)被发现后,一直广受关注,其酶学特性、体内外活化及其对光合作用的影响、体内外活性调节机制、基因和分子结构、反义突变和超表达等研究,已成为了光合研究领域的一大热点。本文结合国内外研究进展,就RCA分子结构、与光合作用的关系,特别是其在植物抗逆中的作用等方面进行综述。

桂糖11号Rubisco基因克隆、原核表达及纯化

【目的】通过原核表达及纯化获得甘蔗1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)的大、小亚基融合蛋白,为获得符合抗体制备条件的高纯度融合蛋白提供技术支持。【方法】以甘蔗品种桂糖11号(GT11)+1叶为材料,根据NCBI公布的甘蔗Rubisco大、小亚基基因(rbc L和rbc S)的编码域序列(CDS)设计特异性引物,PCR扩增rbc L和rbc S基因的CDS,然后连接至原核表达载体p ET-30a(+),构建重组质粒后转入原核细胞(大肠杆菌Rosetta)中诱导表达,用镍亲和层析柱对融合蛋白进行纯化,并比较分析桂糖11号与其他甘蔗品种在rbc L和rbc S基因的CDS及编码蛋白序列方面的差异。【结果】rbc L和rbc S基因的CDS长度分别为1431和510 bp,其中桂糖11号rbc L基因的CDS与Saccharum hybrid cultivar SP80-3280(Gen Bank登录号AE009947)、Saccharum hybrid cultivar Q155(Gen Bank登录号KU214867)的一致,桂糖11号rbc S基因的CDS与Saccharum hybrid cultivar GT28(Gen Bank登录号JN591757)的存在7个碱基差异,但仅有2个氨基酸发生错义突变。Rbc L和Rbc S融合蛋白以包涵体形式存在原核细胞中,用镍离子亲和层析纯化及超滤浓缩后其浓度均在1.0 mg/m L以上。【结论】从桂糖11号成功克隆Rubisco大亚基和小亚基基因的CDS,大亚基基因的CDS比小亚基的保守性更高,且均可在原核细胞中高度表达,经纯化浓缩获得的高纯度融合蛋白可用于制备Rubisco单克隆抗体。

小麦叶片中1种降解Rubisco大亚基的蛋白酶鉴定

[目的]探明小麦叶片衰老过程中1种降解1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,Rubisco）大亚基蛋白酶的生化特性。[方法]通过天然梯度聚丙烯酰胺凝胶电泳后切胶回收的方法获得Rubisco全酶,采用离子交换层析、非完全变性十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳和切胶回收蛋白等方法分离目的蛋白酶,并采用含明胶的聚丙烯酰胺凝胶电泳研究其生化特性（主要是最适p H、最适温度、热稳定性、蛋白酶类型等）。[结果]切胶回收的Rubisco全酶样品中存在降解大亚基的蛋白酶。在Mono-Q离子交换层析条件下,该蛋白酶与Rubisco不易分离。利用非完全变性十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳法分离出这种降解大亚基的蛋白酶;在聚丙烯酰胺凝胶中,该蛋白酶相对分子质量大于大亚基相对分子质量,位置在大亚基上方,其余部分没有检测到蛋白酶活性。该酶的最适温度为60℃;最适p H值为7.0,在p H 5.0~8.0均表现出较高的活性;该酶热稳定性一般,在50℃以上几乎完全丧失其活性;丝氨酸蛋白酶抑制剂AEBSF[4-（2-Aminoethyl）benzenesulfonyl fluoride hydrochloride]可以完全抑制蛋白酶活性,金属蛋白酶抑制剂1,10-phenanthroline可以部分抑制该蛋白酶的活性,酸性蛋白酶抑制剂pepstatin、半胱氨酸蛋白酶抑制剂E-64[transepoxysuccinyl-L-leucylamido（4-guanidino）butane]、金属蛋白酶抑制剂EDTA（ethylene diamine tetraacetic acid）和EGTA[ethylenebis（oxyethylenenitrilo）tetraacetic acid]以及丝氨酸蛋白酶抑制剂PMSF（phenylmethanesulfonyl fluoride）不抑制该蛋白酶的活性。[结论]在切胶回收的Rubisco全酶中发现了1种可以降解Rubisco大亚基的蛋白酶,其可能是1种需要金属离子的丝氨酸型蛋白酶。

盐藻rbcS基因克隆及其原核表达(英文)

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Ribulose1,5-bisphosphatecarboxylase/oxygenase,E.C.4.1.1.39简称RuBisCO)是光合作用中的关键酶,作者应用RT-PCR技术从一种极其耐盐的生物—杜氏盐藻的总RNA中克隆RuBisCO的小亚基(rbcS)的cDNA,它的开放读码框为570bp,编码190个氨基酸.将此cDNA定向克隆于原核表达载体pET-30a(+)中,构建重组质粒pET-rbcS,经IPTG诱导,在大肠杆菌株BL21中表达.SDS-PAGE电泳表明,rbcS融合蛋白分子量约为26kDa.

含有Rubisco小亚基启动子和转运肽序列的通路克隆入门载体的构建和应用(英文)

Gateway(通路克隆)技术是最近开发出来的一种分子克隆技术,其特点是操作简单、省时高效,已经成功应用于很多基因表达载体的构建.然而,现有的通路克隆植物表达载体不包含任何将表达蛋白定位到叶绿体中的序列.将通路克隆入门质粒载体pENTR-2B的XmnⅠ位点改造成HindⅢ位点,产生入门载体pENTR*-2B,然后将番茄1,5二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)小亚基3C的启动子(PrbcS)及其转运肽序列(*T)和绿色荧光蛋白(GFP)报告基因亚克隆到pENTR*-2B中,构建通路克隆入门载体pENTR*-PrbcS-*T-GFP.实验结果证实,用pENTR*-PrbcS-*T-GFP和通路克隆的植物表达载体进行LR反应,构建GFP的光诱导型植物表达载体,可以成功地将表达的GFP定位到转基因植物的叶绿体中.利用β-葡糖苷酸酶(GUS)报告基因替代该入门载体中的GFP基因做试验也得到相似的结果.这说明用目的基因替换该入门载体中的GFP可以构建目的基因的入门载体,然后用通路克隆技术可以快速构建其光诱导型植物表达载体,将表达的目的蛋白定位到转基因植物或组织细胞的叶绿体中.

杜氏盐藻RuBisCO小亚基基因的克隆和分析

根据莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)、团藻(Volvox carteri)、伞藻(Acetabularia cliftonii)等生物的1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(RuBisCO)的小亚基rbcS基因氨基酸的高度保守序列,设计一对简并引物,进行RT-PCR.209bp的PCR产物经测序分析及进行氨基酸序列同源性比对,表明克隆的序列为盐藻rbcS基因的cDNA片段.根据该序列信息,采用RACE(rapid amplification of cDNA ends)的方法扩增其5′上游未知区和3′下游未知区.5′RACE得到的cDNA长度为约300bp,3′RACE得到的长度约380bp.三段序列拼接后cDNA全长为878bp,其中开放读码框包括190个氨基酸.此cDNA序列,推导成氨基酸序列与已知物种的rbcS基因相比对,同源性分别为V.carteri78%,C.reinhardtii75%,A.cliftonii67%,据此可推断所克隆的序列为盐藻RuBisCO的小亚基cDNA序列,GenBank收录号为AY739272.

转录后基因沉默系统研究烟草rbcS基因功能

初步建立了利用病毒载体诱导转录后基因沉默系统研究烟草(Nicotianabenthamiana)1,5 二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶小亚基(Ribulose 1,5 bisphosphatecarboxylase/oxylasesmallsubunit,rbcS)基因功能的模式。用携带与1,5 二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶小亚基基因同源的cDNA片段的烟草脆裂病毒载体(pTV.rbcS)侵染烟草(Nic otianabenthamiana),诱导内源rbcS基因沉默并在此基础上建立了研究rbcS基因功能的模式:初步进行了rbcS基因沉默后的表型分析、转录水平分析、蛋白质表达水平分析以及利用HPLC方法定量分析rbcS基因沉默后的光合色素变化。结果表明:病毒诱导基因沉默瞬时表达体系中烟草最佳侵染时期为苗龄21～24d,用于侵染的重组农杆菌的最佳浓度的OD值为1～1.5;烟草Rubisco小亚基的表达量可能调节Rubisco大亚基的表达量;烟草rbcS基因与光合作用中的光能收集无关。对rbcS基因沉默的烟草叶片及对照烟草叶片的部分重要光合作用指标分析表明, 运用烟草脆裂病毒载体诱导转录后基因沉默系统研究烟草rbcS基因功能具有可行性,为进一步深入研究rbcS基因功能奠定了基础。

野大麦盐胁迫rbcS基因的克隆及序列分析

[目的]对野大麦盐胁迫rbcS基因进行克隆及序列分析。[方法]以盐胁迫下的野大麦幼嫩叶片为试材,根据GenBank中小麦和大麦rbcS基因核酸序列的同源性设计引物,对野大麦基因组DNA进行PCR扩增、回收、连接、转化及测序。[结果]在野大麦的基因组中克隆了2个大小不同的rbcS基因序列rbcS1和rbcS2,长度分别为1252和908bp。rbcS1和rbcS2均由2个外显子和1个内含子组成,外显子长度相等,编码序列为525bp,同源性为96%,编码174个氨基酸;rbcS1和rbcS2内含子大小不同,分别为448和107bp。[结论]为进一步探讨rbcS基因在野大麦耐盐机制中的分子机制奠定了基础。

香蕉rbcS基因启动子的克隆及序列分析

以巴西香蕉为材料,根据已经获得的香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的全长cDNA序列设计1对专一引物,通过PCR扩增得到了香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基的基因组全长,序列长811 bp,含有2个内含子。根据其基因组序列设计引物,采用SEFA-PCR方法,以总DNA为模板克隆了香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的启动子序列,长1 681 bp。用PLACE软件分析发现该序列具有启动子的基本元件TATA-box、CAAT-box,包含多个胁迫诱导元件,如光诱导元件、赤霉素、低温诱导元件、昼夜节律调控元件等。该序列的克隆与分析为进一步研究香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的表达调控奠定了基础。

水稻叶片自然衰老过程中Rubisco大亚基的含量变化

以水稻低叶绿素b突变体及其野生型(镇恢249)为材料,研究了水稻第5叶叶片自然衰老过程中光合放氧、Rubisco大亚基含量变化以及对胰蛋白酶敏感性的变化,并通过喷施不同的抗氧化剂以及氧化剂研究其对Rubisco大亚基含量变化的影响。结果表明,叶片全展后随着衰老进程,突变体与野生型光合放氧速率、Rubisco大亚基相对含量呈下降趋势,抗氧化剂可以不同程度地缓解Rubisco大亚基含量的下降,而氧化剂则加速Rubisco大亚基含量的下降。低叶绿素b突变体的光合放氧速率高于野生型,Rubisco大亚基含量下降慢于野生型,并且衰老进程中突变体Rubisco大亚基对胰蛋白酶的敏感性低于野生型,推测活性氧是Rubisco降解的调节剂之一。

水龙骨科附生蕨类Rubisco大亚基的适应性进化:正向选择位点的鉴定

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco,EC 4.1.1.39)在植物光合作用中起重要作用,既负责碳同化又引发光呼吸。催化固定CO2的活性位点位于Rubisco大亚基,由叶绿体rbcL基因编码。水龙骨科是现存蕨类中最为衍生的类群,多为附生植物。为验证蕨类植物在白垩纪适应被子植物兴起而发生分化的观点,本研究以水龙骨科附生蕨类为对象,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)模型对其rbcL基因的适应性进化进行分析。通过比较模型M1a/M2a和模型M7/M8,在氨基酸水平上,共鉴定出7个正向选择位点:133L,251M,262A,265V,282Y,326I和362I。其中位点262A,265V,282Y及326I对维持Rubisco功能的重要性也得到已发表实验数据的支持。这些结果一方面显示了基于ω比值检验DNA编码序列分子适应的有效性,另一方面也提示水龙骨类可借助rbcL等功能基因的适应性进化,应对白垩纪被子植物引发的陆地生态系统改变。

原核生物Rubisco的研究进展

1 ,5 二磷酸核酮糖羧化酶 /加氧酶 (Rubisco)是卡尔文循环中的关键酶 ,该酶广泛存在于植物和一些原核生物中。由于在结构上 ,原核生物中Rubisco与植物有相似之处 ,因此人们对原核生物中的Rubisco进行了大量研究 ,就原核生物Rubisco的结构、基因调节。