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Catalytically Important Residues in E. coli 1-Deoxy-D-Xylulose 5-Phosphate Synthase
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作者 Jordi Querol-Audí Albert Boronat +1 位作者 Josep J. Centelles Santiago Imperial 《Journal of Biosciences and Medicines》 2014年第4期30-35,共6页
1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase (DXS) catalyzes the initial step of the 2-C-methyl-D- erythritol 4-phosphate (MEP) pathway consisting in the condensation of (hydroxiethyl)thiamin derived from pyruvate with D-g... 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase (DXS) catalyzes the initial step of the 2-C-methyl-D- erythritol 4-phosphate (MEP) pathway consisting in the condensation of (hydroxiethyl)thiamin derived from pyruvate with D-glyceraldehyde 3-phosphate (GAP) to yield 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate (DXP). The role of the conserved residues H49, E370, D427 and H431 of E. coli DXS was examined by site-directed mutagenesis and kinetic analysis of the purified recombinant enzyme mutants. Mutants at position H49 showed a severe reduction in their specific activities with a decrease of the kcat/KM ratio by two orders of magnitude lower than the wild-type DXS. According to available structural data residue H49 is perfectly positioned to abstract a proton from the donor substrate. Mutations in DXS E370 showed that this residue is also essential for catalytic activity. Three-dimensional structure supports its involvement in cofactor deprotonation, the first step in enzymatic thiamin catalysis. Results obtained with H431 mutant enzymes indicate that this residue plays a role contributing to transition state stabilization. Finally, mutants at position D427 also showed a severe specific activity decrease with a reduction of the kcat/KM ratio. A role in binding the substrate and selecting the stereoisomer is proposed for D427. 展开更多
关键词 Active Site 1-Deoxy-D-Xylulose 5-phosphate synthase ISOPRENOID Biosynthesis Kinetic Parameters MEP Pathway Methylerythritol Phosphate MUTAGENESIS
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辣椒CaDXS和CaPDS基因沉默的表型比较
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作者 张鑫 桂敏 +2 位作者 刘弟 张金峰 刘雅婷 《云南农业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期125-131,共7页
【目的】沉默辣椒CaDXS和CaPDS基因,比较分析两者白化表型的差异,寻找新的辣椒沉默标记基因。【方法】利用双酶切克隆技术构建CaDXS和CaPDS基因的沉默载体;通过农杆菌介导转化侵染辣椒,观察辣椒的沉默表型;采用实时荧光定量PCR技术检测C... 【目的】沉默辣椒CaDXS和CaPDS基因,比较分析两者白化表型的差异,寻找新的辣椒沉默标记基因。【方法】利用双酶切克隆技术构建CaDXS和CaPDS基因的沉默载体;通过农杆菌介导转化侵染辣椒,观察辣椒的沉默表型;采用实时荧光定量PCR技术检测CaDXS和CaPDS基因的沉默效率。【结果】农杆菌浸润21 d后,沉默CaDXS基因的辣椒叶片出现褪绿症状,沉默CaPDS基因的辣椒叶片出现白化。农杆菌浸润30 d后,沉默CaDXS基因的辣椒叶片出现较为明显的白化;沉默CaPDS基因的辣椒叶片白化程度加剧,新叶近乎白化。与CaDXS基因相比,沉默CaPDS基因导致的辣椒白化表型更明显和高效。沉默组辣椒叶片中CaDXS和CaPDS基因的表达量均显著降低(P<0.05),沉默效率分别为86.80%和93.08%,表明辣椒CaDXS和CaPDS基因被成功沉默。【结论】CaDXS基因可以作为辣椒的沉默标记基因,但沉默CaPDS基因的辣椒白化表型出现更早且明显,因此,CaPDS基因比CaDXS基因更适合作为辣椒沉默标记基因。 展开更多
关键词 病毒诱导的基因沉默 八氢番茄红素脱氢酶 1-脱氧木酮糖-5-磷酸合酶 辣椒 标记基因 烟草脆裂病毒
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广藿香DXS基因克隆及表达分析
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作者 曾晴 严雅玲 +2 位作者 严寒静 何梦玲 张宏意 《山东农业科学》 北大核心 2024年第4期28-35,共8页
1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)是调控萜类合成途径中MEP途径的第一个关键酶,为探究广藿香DXS基因参与其主要萜类成分广藿香醇合成调控的分子机制,本研究依据本课题组前期获得的转录组DXS基因序列,以广藿香cDNA为模板,克隆得到PcDXS基... 1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)是调控萜类合成途径中MEP途径的第一个关键酶,为探究广藿香DXS基因参与其主要萜类成分广藿香醇合成调控的分子机制,本研究依据本课题组前期获得的转录组DXS基因序列,以广藿香cDNA为模板,克隆得到PcDXS基因,对其进行生物信息学分析,构建pET-28a-PcDXS原核表达载体诱导蛋白表达,并采用荧光实时定量PCR法检测广藿香根、茎、叶、芽中DXS基因表达情况。结果表明,从广藿香叶中克隆到开放阅读框全长为2151 bp和1908 bp的PcDXS1、PcDXS2基因序列,分别编码716、635个氨基酸。预测PcDXS1蛋白分子量78.33 kDa,为稳定非跨膜非分泌蛋白,主要定位于叶绿体;PcDXS2蛋白分子量67.92 kDa,为不稳定非跨膜非分泌蛋白,主要定位于叶绿体。PcDXS1、PcDXS2均含有DXP_synthase_N、Transket_pyr和Transketolase_C结构域模块,属于DXS超家族。PcDXS1、PcDXS2分别与半枝莲、糙苏的DXS基因序列具有较高同源性。使用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导的PcDXS1、PcDXS2融合蛋白主要在沉淀中表达。PcDXS1、PcDXS2基因表达量均在根中最低,PcDXS1基因在叶中显著高表达,PcDXS2基因在叶、芽、茎中高表达。本研究结果可为后续深入研究DXS基因在广藿香萜类化合物合成途径中的生物学功能及广藿香萜类代谢途径的基因调控奠定基础。 展开更多
关键词 广藿香 1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(dxs) 基因克隆 生物信息学分析 表达分析
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茉莉酸甲酯对雨生红球藻虾青素含量和dxs基因表达的影响 被引量:23
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作者 王鑫威 王丽丽 +3 位作者 龚一富 金思 李林 陈东瑞 《水产学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1822-1828,共7页
雨生红球藻是一种能产生重要次生代谢产物———虾青素的单细胞绿藻,茉莉酸甲酯(MeJA)等诱导因子可促进植物次生代谢产物的积累。以雨生红球藻为研究对象,研究了不同浓度MeJA对雨生红球藻细胞生长、虾青素含量和dxs基因表达的影响。结... 雨生红球藻是一种能产生重要次生代谢产物———虾青素的单细胞绿藻,茉莉酸甲酯(MeJA)等诱导因子可促进植物次生代谢产物的积累。以雨生红球藻为研究对象,研究了不同浓度MeJA对雨生红球藻细胞生长、虾青素含量和dxs基因表达的影响。结果表明,MeJA在抑制雨生红球藻细胞生长和总虾青素产量的积累的同时,却能促进雨生红球藻单位细胞虾青素的合成能力。当MeJA浓度为800μmol/L时,单位细胞虾青素合成能力可达1.75×10-9mg,相比对照组(1.42×10-9 mg)增加23.24%。RT-PCR分析结果表明,dxs基因的表达受MeJA的诱导,800μmol/L MeJA处理条件下,dxs基因的表达水平最高。相关分析结果表明,MeJA作用下的雨生红球藻虾青素含量和dxs基因表达量呈正相关,推断dxs基因可能是雨生红球藻虾青素合成的一个关键酶基因,这为进一步通过代谢工程策略提高雨生红球藻虾青素含量提供了一个靶点,也为虾青素规模化生产和探讨虾青素积累的分子机理提供参考。 展开更多
关键词 雨生红球藻 茉莉酸甲酯 虾青素 1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(dxs)
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植物萜类合成关键基因DXS研究进展 被引量:11
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作者 张浩宇 樊俊苗 +2 位作者 王婷 韩渊怀 杜方 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期1-8,共8页
萜类物质是自然界中广泛存在的一类天然化合物,对植物、动物和人类都有重要价值。1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)对萜类物质合成调控起关键作用,是2-C-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸(MEP)途径的第一个酶,也是该途径的一个限速酶,亚细胞定位... 萜类物质是自然界中广泛存在的一类天然化合物,对植物、动物和人类都有重要价值。1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)对萜类物质合成调控起关键作用,是2-C-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸(MEP)途径的第一个酶,也是该途径的一个限速酶,亚细胞定位于类囊体中,具有质体转运肽序列和3个功能结构域:TPP结合结构域、转酮醇酶结构域和嘧啶结合结构域,可用高效液相色谱法测定其活性。目前已从178种植物中克隆分离到DXS基因,按蛋白同源性可分为3类:DXS1、DXS2和DXS3。DXS基因表达具有组织特异性、昼夜节律性,与花朵、果实发育程度和品种有关。转外源或内源DXS基因的植株过表达或抑制表达都会引起植物光合色素(如叶绿素和类胡萝卜素)、内源激素(如脱落酸和赤霉素)和单萜等萜类物质含量的改变。重点综述了DXS蛋白的特性、基因的类型、基因表达、调控和遗传转化方面的研究进展,以期为植物育种和代谢调节提供理论和实践参考。 展开更多
关键词 1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶基因(dxs) MEP途径 萜类物质 植物
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不同来源异戊烯基焦磷酸异构酶(IDI)和脱氧木酮糖磷酸合成酶(DXS)对重组大肠杆菌番茄红素产量的影响 被引量:2
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作者 杨帆 苏卜利 +2 位作者 姚青 李华平 朱红惠 《食品工业科技》 CAS CSCD 北大核心 2018年第18期131-136,共6页
为获得更多异戊烯基焦磷酸异构酶(isopentenyl diphosphate isomerase,IDI)和脱氧木酮糖磷酸合成酶(1-deoxyxylulose-5-phosphate synthase,DXS)相关功能基因资源,本研究选取来源于大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus s... 为获得更多异戊烯基焦磷酸异构酶(isopentenyl diphosphate isomerase,IDI)和脱氧木酮糖磷酸合成酶(1-deoxyxylulose-5-phosphate synthase,DXS)相关功能基因资源,本研究选取来源于大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、粘细菌(Myxococcus stipitatus)、戈壁奇球菌(Deinococcus gobiensis)的4种IDI和DXS,分别克隆到表达载体,将其与含有合成番茄红素基因的p Trc99a EBI质粒共同在大肠杆菌中进行异源表达。结果表明,来源于粘细菌的IDI和DXS可以获得最高的番茄红素产量,分别达到了10.86、7.94 mg/g DCW。协同表达经过密码子优化的IDI、DXS,番茄红素产量达到了15.26 mg/g DCW。本研究通过比较不同来源的IDI和DXS,获得了新的基因资源。 展开更多
关键词 番茄红素 异戊烯基焦磷酸异构酶(IDI) 脱氧木酮糖磷酸合成酶(dxs) 大肠杆菌 代谢工程
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阳春砂DXS基因原核表达载体的构建 被引量:2
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作者 曾春红 黄琼林 +1 位作者 杨锦芬 詹若挺 《广东农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第22期141-143,共3页
将引入酶切位点的AvDXS的PCR产物及表达载体pRSET-B进行双酶切,连接酶切产物,热击转化至大肠杆菌E.coli.Top10细胞,通过酶切和测序筛选阳性重组子。研究结果表明,重组子酶切验证获得了约3 000 bp和2 000 bp的产物,与预期大小一致;重组... 将引入酶切位点的AvDXS的PCR产物及表达载体pRSET-B进行双酶切,连接酶切产物,热击转化至大肠杆菌E.coli.Top10细胞,通过酶切和测序筛选阳性重组子。研究结果表明,重组子酶切验证获得了约3 000 bp和2 000 bp的产物,与预期大小一致;重组子插入片段序列及其编码的氨基酸序列与模板质粒pGEM-AvDXS-2169完全一致。说明成功构建了构建阳春砂萜类合成途径上游关键酶1-去氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase,DXS)基因的原核表达载体,为通过原核表达体系鉴定基因的功能奠定了基础。 展开更多
关键词 阳春砂 1-去氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶 原核表达载体
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香鳞毛蕨1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶基因的克隆及表达分析 被引量:2
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作者 苏佳萌 袁强 +2 位作者 张冬瑞 汤珣 常缨 《西北植物学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1441-1449,共9页
1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)是甲基-D-赤藓醇-4-磷酸(MEP)途径中控制影响植物萜类化合物合成的第一个限速酶。该研究对香鳞毛蕨(Dryopteris fragrans)DfDXS基因进行序列特征及生物信息学分析,并通过qRT-PCR技术分析其在外源激素、... 1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)是甲基-D-赤藓醇-4-磷酸(MEP)途径中控制影响植物萜类化合物合成的第一个限速酶。该研究对香鳞毛蕨(Dryopteris fragrans)DfDXS基因进行序列特征及生物信息学分析,并通过qRT-PCR技术分析其在外源激素、干旱、盐胁迫、高温及低温处理下的表达模式,旨在探究DfDXS基因在香鳞毛蕨萜类生物合成及抗逆机制中的作用,为进一步解析香鳞毛蕨抗逆分子机制奠定基础。结果显示:(1)DfDXS1基因全长2139 bp,编码712个氨基酸,而DfDXS2全长2160 bp,编码719个氨基酸;结构域分析显示,其具有典型的转酮醇酶保守域,包含焦磷酸硫胺素结合位点和转酮醇酶结构域;DfDXS氨基酸序列与江南卷柏(Selaginella moellendorffii)和银杏(Ginkgo biloba)的DXS等关系较近。(2)水杨酸(SA)处理下,DfDXS基因的相对表达量先升高后降低;脱落酸(ABA)抑制DfDXS的表达;DfDXS1/2在茉莉酸甲酯(MeJA)处理下相对表达水平均显著高于对照;乙烯利(Eth)抑制DfDXS的表达,但DfDXS1处理3 h时表达水平显著高于对照。(3)聚乙二醇(PEG)、高温和低温均诱导DfDXS1上调表达。研究推测,香鳞毛蕨DXS基因在萜类物质合成与逆境胁迫机制中发挥着重要的作用。 展开更多
关键词 香鳞毛蕨 1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶基因(dxs) 生物信息学 非生物胁迫
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The Isogene 1-Deoxy-D-Xylulose 5-Phosphate Synthase 2 Controls Isoprenoid Profiles, Precursor Pathway Allocation, and Density of Tomato Trichomes 被引量:13
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作者 Heike Paetzold Stefan Garms +7 位作者 Stefan Bartram Jenny Wieczorek Eva-Maria Uros-Gracia Manuel Rodriguez-Concepcion Wilhelm Boland Dieter Strack Bettina Hause Michael H. Walter 《Molecular Plant》 SCIE CAS CSCD 2010年第5期904-916,共13页
Plant isoprenoids are formed from precursors synthesized by the mevalonate (MVA) pathway in the cytosol or by the methyl-D-erythritol 4-phosphate (MEP) pathway in plastids. Although some exchange of precursors occ... Plant isoprenoids are formed from precursors synthesized by the mevalonate (MVA) pathway in the cytosol or by the methyl-D-erythritol 4-phosphate (MEP) pathway in plastids. Although some exchange of precursors occurs, cytosolic sesquiterpenes are assumed to derive mainly from MVA, while plastidial monoterpenes are produced preferentially from MEP precursors. Additional complexity arises in the first step of the MEP pathway, which is typically catalyzed by two divergent 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase isoforms (DXS1, DXS2). In tomato (Solanum lycopersicum), the SIDXS1 gene is ubiquitously expressed with highest levels during fruit ripening, whereas SIDXS2 transcripts are abundant in only few tissues, including young leaves, petals, and isolated trichomes. Specific down-regulation of SIDXS2 expression was performed by RNA interference in transgenic plants to investigate feedback mechanisms. SIDXS2 down-regulation led to a decrease in the monoterpene β-phellandrene and an increase in two sesquiterpenes in trichomes. Moreover, incorporation of MVA-derived precursors into residual monoterpenes and into sesquiterpenes was elevated as determined by comparison of ^13C to ^12C natural isotope ratios. A compensatory up-regulation of SIDXS1 was not observed. Down-regulated lines also exhibited increased trichome density and showed less damage by leaf-feeding Spodoptera littoralis caterpillars. The results reveal novel, non-redundant roles of DXS2 in modulating isoprenoid metabolism and a pronounced plasticity in isoprenoid precursor allocation. 展开更多
关键词 Isoprenoid biosynthesis methyI-D-erythritol 4-phosphate (MEP) pathway 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase 2 dxs2) RNA interference (RNAi) TRICHOMES cross-talk feedback regulation GC-C-IRMS.
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Establishment of the Agrobacterium-mediated Genetic Transformation System of Ginkgo biloba and the Construction of the Expression Vector of Gb-DXR
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作者 冯国庆 杨颖舫 +4 位作者 李郑娜 成瑜 杨春贤 陈敏 廖志华 《Agricultural Science & Technology》 CAS 2010年第3期28-32,114,共6页
[Objective] The research aimed to provide reference for increasing the genetic transformation efficiency of Ginkgo biloba mediated by Agrobacterium.[Method] Taking the mature embryos of Ginkgo biloba seeds as explants... [Objective] The research aimed to provide reference for increasing the genetic transformation efficiency of Ginkgo biloba mediated by Agrobacterium.[Method] Taking the mature embryos of Ginkgo biloba seeds as explants,after 48 hours' pre-cultivation on MS medium in the absence of phytohormone,GUS gene was transmitted into embryos of Ginkgo biloba mediated by three kinds of Agrobacterium.Transient expression of GUS gene activity was observed through histochemical staining,and the influencing factors of the expression of GUS gene were analyzed.And the expression vector of 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase in the biosynthesis approach of biobalide precursor of Ginkgo biloba was constructed.[Result] A more suitable genetic transformation scheme was obtained as follows:taking embryos of Ginkgo biloba as explants,using EHA105 Agrobacterium with pCAMBIA1304+ for infection,co-culture for 3 days and GUS staining.The results showed that transient expression rate of GUS after transformation was higher.[Conclusion] The research provide a more effective method for further study on the transgene of Ginkgo biloba. 展开更多
关键词 Embryos of Ginkgo biloba AGROBACTERIUM-MEDIATED Genetic transformation GUS gene 1-deoxy-d-xylulose-5-phosphate reductoisomerase Expression vector
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