丹参4-羟基苯丙酮酸还原酶基因RNAi表达载体的构建

为研究丹参4-羟基苯丙酮酸还原酶基因(SmHPPR)在丹酚酸类化合物生物合成中的作用,构建SmHPPR的RNAi植物表达载体。根据SmHPPR的序列,设计4对含有酶切位点的特异性引物,以丹参无菌苗叶片cDNA为模板,分别扩增两段目的基因的正反向片段(约402 bp和346 bp),经T-载体克隆并测序后,将正反义片段分别插入表达载体pART27的相应位置(正向目的片段插人中间载体pKANNIBAL内含子左侧,反向目的片段插入该载体内含子右侧),构建了含有发夹结构的RNAi植物表达载体pART27-HPPR1sa、pART27-HPPR2sa和阴性对照载体pART27-Intron。利用三亲杂交法,将这3个载体导入到发根农杆菌LBA9402中。酶切鉴定和PCR扩增结果表明RNAi表达载体构建成功并成功导入到发根农杆菌LBA9402中,为下一步研究SmHPPR基因的功能奠定基础。

新型4-羟基苯丙酮酸脱氢酶抑制剂尼替西农的合成研究进展

依据起始物料的不同介绍了以2-硝基-4-三氟甲基苯胺、2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸为原料制备尼替西农的合成路线,其中,以2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸经氯化反应与1,3-环己二酮缩合制备尼替西农较优,该路线具有反应条件温和、避免有毒有害试剂、适宜放大生产等优势,但三氯化铝废液回收处理是急需解决的一个问题。同时分析讨论了不同方法制备关键物料2-硝基-4-三氟甲基苯甲酸合成路线的优缺点。为开发更加高效、经济的尼替西农合成方法与杂质研究提供借鉴意义。

芍药PlHDR基因的克隆及生物信息学分析

为了预测芍药4-羟基-3-甲丁-2-烯基二磷酸还原酶(PlHDR)基因的功能,以芍药叶为材料,基于RT-PCR技术克隆了芍药PlHDR基因并对其进行了序列分析,用生物信息学软件预测了PlHDR的物理化学性质及结构特征。结果表明,芍药PlHDR基因cDNA全长1559 bp,共编码462个氨基酸,分子量52.11 kDa,等电点为5.46;芍药PlHDR与喜树HDR亲缘关系最近,氨基酸相似性高达87.45%;芍药PlHDR是定位于叶绿体内的亲水性蛋白,不存在跨膜结构域及信号肽,含有5个糖基化位点和50个磷酸化位点;二级结构中α-螺旋和无规则卷曲分别占比48.48%和29.22%;3D结构预测为单体;芍药PlHDR与HDS、DXR、CDPMEK、MK和MVD1等蛋白存在相互作用。本研究报道了芍药PlHDR基因序列并对其进行了生物信息学分析,为进一步开展该基因在芍药萜类物质合成中的功能研究奠定了基础。

铁皮石斛1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-焦磷酸还原酶基因的克隆与表达分析

目的从铁皮石斛Dendrobium officinale中克隆1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-焦磷酸还原酶[1-hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl-4-diphosphatereductase,HDR]基因,并分析其在铁皮石斛不同组织中的表达差异以及不同信号分子诱导下的表达模式。方法采用RT-PCR和RACE等方法获得铁皮石斛HDR基因(Do HDR)全长,利用DNAMAN和MEGA6.0对其他物种的HDR基因编码的氨基酸序列进行同源性分析和进化关系分析,使用实时荧光定量分析HDR基因的表达模式。结果成功获得Do HDR基因,Gen Bank登录号为KC344827,全长1 658 bp,编码460个氨基酸,与其他科属植物的同源性达到80%以上。Do HDR基因在铁皮石斛叶片中表达量最高,从高到低依次是根、茎、原球茎;且受到脱落酸(abscisic acid,ABA)、水杨酸(salicylic acid,SA)信号分子的诱导。结论从铁皮石斛中获得Do HDR基因,为进一步阐明铁皮石斛萜类化合物合成途径中该基因的重要作用奠定了理论基础。

银杏1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-焦磷酸还原酶基因(hdr)转化银杏的研究

采用根癌农杆菌介导法,将来源于银杏(Ginkgo bilobaL.)的1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-焦磷酸还原酶(1-hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl-4-diphosphate reductase,HDR)基因(Gbhdr)转化银杏种子胚.通过潮霉素(10 mg/L)筛选,获得了8个抗性愈伤组织系,PCR检测表明其中有7个为转基因愈伤组织系.采用HPLC-ELSD法对其中4个独立转化系中的银杏总内酯含量进行了测定,结果显示转化系h-8中银杏总内酯含量相比非转基因系大幅提高,达到非转基因系的2.5倍.RT-PCR结果显示该4个转化系中Gbhdr的表达量相比非转基因对照都有不同程度地提高.

Hpd基因修饰制备高酪氨酸血症Ⅲ型巴马小型猪模型

目的利用CRISPR/Cas9技术敲除巴马小型猪4-羟基苯丙酮酸氧化酶(4-OH phenylpyruvate dioxygenase,4HPPD/HPD)制备高酪氨酸血症Ⅲ型巴马小型猪模型。方法分别从质粒pGL3-U6-gRNA-PGK-puromycin和pST1374-NLS-flag-linker-Cas9中通过PCR扩增sgRNA-Hpd和Cas9体外转录用模板,接着体外转录出Cas9 mRNA和sgRNA-Hpd,最后将Cas9 mRNA和sgRNA-Hpd共注射入巴马小型猪受精卵的胞质内,以制备Hpd基因敲除巴马小型猪。结果胞质内共注射后,共移植20枚受精卵至2只代孕母猪。获得子代Hpd基因敲除巴马小型猪共4只。结论本研究成功制备了高酪氨酸血症Ⅲ型巴马小型猪模型,将为研究酪氨酸代谢通路提供更好的模型。

HPDL双等位基因致神经发育障碍伴进行性痉挛和脑白质异常的临床特点与基因分析

目的总结HPDL双等位基因变异导致神经发育障碍伴进行性痉挛和脑白质异常的临床表型及遗传学特点。方法回顾性分析2018年2月至2022年6月郑州大学附属儿童医院神经内科确诊的3例神经发育障碍患儿的临床和遗传学资料,对先证者采用全外显子基因测序发现HPDL基因变异;通过Sanger法对家系成员进行验证,对HPDL基因变异特点进行总结,对患儿进行治疗、随访。结果3例确诊为神经发育障碍性疾病患儿中,女性2例,男性1例,发病年龄为出生25 d至11岁。临床表型中例1、例2患儿均为婴儿期起病的Leigh样综合征表现,有反复癫痫发作、智能落后、语言及运动发育迟缓、乳酸增高、代谢性酸中毒表现,头颅磁共振成像平扫提示双侧大脑半球脑沟增深,双侧基底节区、背侧丘脑、大脑脚及脑干内对称性异常信号,幕上脑室扩张,胼胝体变薄。头颅磁共振波谱提示双侧壳核病变测量区可见乳酸峰。例3表现为痉挛性截瘫,早期有大运动发育迟缓,后期出现痉挛性步态。头颅磁共振成像平扫未见异常。3例患儿均为复合杂合变异,全外显子基因测序提示HPDL双等位基因分别来源于父源整码杂合变异c.2628delGCC(p.Cys9His10delinsTyr)及母源错义杂合变异c.788C>T(p.Thr263Met)、父源截短变异c.1051C>T(p.Gln351*)及母源移码变异c.995de1C(p.Thr332Mfs*9)、父源错义变异c.781C>G(p.Leu261Val)及母源截短变异c.721C>T(p.Gln241*);其中c.2628delGCC(p.Cys9His10delinsTyr)为未报道的位点变异;染色体拷贝数变异及线粒体相关基因未见异常。例1及例2患儿应用抗癫痫发作药物及鸡尾酒混合疗法后癫痫得到有效控制,例3应用康复功能训练综合治疗,运动及智能有所改善。结论HPDL双等位基因变异临床表型为Leigh样综合征及遗传性痉挛性截瘫,遗传学特点为复合杂合变异,包括整码、错义、移码、截短变异。HPDL双等位基因变异为3例先证者遗传学病因。

丹参SmHPPR1基因调控丹酚酸生物合成的研究

丹参是临床上治疗心脑血管疾病的常用中药,其主要水溶性活性成分为迷迭香酸和丹酚酸B,由苯丙烷类代谢途径产生。4-羟基苯丙酮酸还原酶(HPPR)是苯丙烷代谢途径中的关键酶。本课题组前期在丹参中克隆了SmHPPR1基因并构建了植物表达载体。在此基础上,获得了携带SmHPPR1的转基因拟南芥阳性植株并测定4-羟基苯乳酸的含量;诱导了过表达SmHPPR1丹参毛状根并进行有效成分含量测定和转录组分析。结果显示:携带SmHPPR1的T1代转基因拟南芥中4-羟基苯乳酸含量为0.594 mg·g^(-1);SmHPPR1-OE-3毛状根中的迷迭香酸、丹酚酸B、总丹酚酸含量分别是control-3毛状根的1.09、1.29、1.15倍,丹参素是control-3毛状根的36.26%;转录组分析显示,SmHPPR1过表达引起了SmTAT2表达量上调;蛋白-蛋白相互作用表明CYT(TR74706_c0_g1)、NADP^(+)(TR26565_c0_g1)和NADP^(+)(TR68771_c0_g1)是网络的中心节点并参与代谢过程、细胞过程等。以上研究表明,SmHPPR1在携带SmHPPR1的转基因拟南芥中能催化4-羟基苯丙酮酸还原为4-羟基苯乳酸;丹参毛状根中过表达SmHPPR1可以通过协同调控其他途径基因来提高丹酚酸的含量。

天麻素生物合成途径相关基因的分析

天麻素是我国名贵中药材天麻中的一种重要的药效组分,具有降血压、抑制肿瘤等重要的功能,然而,天麻素的生物合成途径尚有待于揭示。本研究以天麻基因组、转录组数据进行分析,转录组序列组装后获得48 823个转录本,平均长度为2 163 nt, N50长度为2 689 nt,GC含量为49.42%, 2 000 bp以上所占比例最大,共21 608个(44.26%),大于1 000 bp共有39 007个(79.89%)。对unigene进行KEGG注释分析,共17 629个(注释率36.11%) unigene获得功能注释,映射到274条分支代谢途径中。其中,与天麻素生物合成密切有关的苯丙酸合成和苯丙氨酸代谢的unigene分别为248和119个。通过共表达分析,表明天麻素合成底物4-羟基苯甲醇可能主要来源于苯丙氨酸代谢途径。该研究将为后续基因功能研究及天麻药效品质研究提供理论依据和实验参考。