茶树1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因CsDXS1的克隆与表达分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase,DXS)是MEP萜类合成途径的第一个关键酶,在植物萜类物质的生物合成过程中发挥重要的作用。以福鼎大白茶为实验材料,在课题组前期转录组数据的基础上,运用RT-PCR技术克隆了茶树Cs DXS1基因的完整开放阅读框(ORF)。该ORF长度为2 154 bp,编码717个氨基酸。生物信息学分析结果表明,茶树Cs DXS1蛋白与其他植物的同源蛋白相似性高达85%-90%,属于DXS基因家族的I类基因,该蛋白是不稳定的亲水蛋白,不存在信号肽和跨膜结构域,有15个可信度高的磷酸化位点,具有典型的转酮醇酶亚家族功能域。利用实时荧光定量PCR对Cs DXS1基因在茶树不同组织和不同激素处理下的表达谱进行检测,结果显示:不同组织中,Cs DXS1基因的表达水平在第三叶中最高,嫩叶中的表达量显著高于茎和老叶,表达水平从高到低依次为第三叶>第四叶>第二叶>第一叶>嫩茎>老茎>老叶。在不同激素处理中,Cs DXS1的表达量受到不同程度的诱导,且表达量峰值的出现时间存在差异。Cs DXS1在IAA和ABA激素处理下的表达量峰值最高(4 h),均为对照的1.5倍,在Me JA处理下表达量峰值最低(24 h),仅为对照的1.1倍。

红花1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因CtDXS1的克隆及表达分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase,DXS)是2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate,MEP)途径中的第一个关键酶,在植物萜类化合物生物合成中起着重要作用。为了明确红花DXS基因的序列特征和表达特点,结合红花转录组数据,以豫红花1号为试验材料,首次克隆得到1个红花DXS基因的全长cDNA序列,命名为CtDXS1,并对其进行生物信息学分析和基因表达特点分析。结果表明,红花CtDXS1基因的开放阅读框(ORF)长2136 bp,编码711个氨基酸,其蛋白质分子质量是76503.10 u,蛋白质保守区预测表明,CtDXS1具有典型的转酮醇酶家族功能结构域。系统进化分析显示,CtDXS1与来自黄花蒿的DXS亲缘关系最近,属于DXS基因家族的Ⅰ类基因。组织特异性表达分析表明,CtDXS1基因在苞片中表达量最高,其次是叶和茎,在其他组织部位中表达量较低;不同花色红花基因表达定量分析表明,CtDXS1基因在黄色红花中表达量较高;干旱、低温胁迫能够诱导CtDXS1基因表达上调;茉莉酸甲酯(MeJA)能诱导CtDXS1基因的表达,而赤霉素(GA3)和脱落酸(ABA)对CtDXS1基因表达有一定的抑制作用。构建原核表达载体pET28-CtDXS1并转化至大肠杆菌Transetta(DE3)进行原核表达,成功表达了CtDXS1重组蛋白。

芥蓝1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因BaDXS1的克隆及原核表达

本研究以芥蓝为实验材料,采用同源克隆的方法分离出Ba DXS1基因,其开放阅读框为2 139 bp,编码712个氨基酸。理化性质分析表明,Ba DXS1蛋白的分子量为77.21 ku,等电点p I为8.59,不含跨膜区域,位于植物细胞叶绿体内。氨基酸序列比对发现,芥蓝DXS1与甘蓝、拟南芥、烟草、番茄等植物的DXS蛋白序列的一致性达到79%以上;系统进化树分析显示,芥蓝DXS1与甘蓝DXS的亲缘关系最近。构建原核表达载体p EASY-Blunt E1-Ba DXS1,并对其进行诱导表达,发现该蛋白在大肠埃希菌体内主要以包涵体的形式存在。

烟草1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)基因全长cDNA的克隆及表达分析

利用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)结合快速扩增cDNA末端(RT-PCR)技术克隆了烟草1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶(DXS)基因的全长cDNA(GenBank accession number: CBA12009)。序列分析表明该基因全长2386 bp,含有一个编码718个氨基酸残基的开放阅读框(ORF)。根据cDNA序列预测的蛋白质的理论等电点和分子量分别为7.31和77.413 kDa。该蛋白与辣椒和番茄的DXS的氨基酸序列的同源性分别达到96%和95%。对来自10种植物(包含烟草)的DXS的聚类分析显示,烟草的DXS与辣椒和番茄的DXS同属一个支系。Northern杂交分析显示,DXS基因在叶片和幼茎中表达水平最高,而在根和花器官中表达水平很低,这表明该基因的产物可能在绿色组织中参与次生物质的代谢。该基因cDNA序列的获得为通过基因工程途径改良烟叶香气品质奠定了基础。

青天葵1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因片段的鉴定和分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase,DXS)是植物萜类MEP生物合成途径的第一个限速关键酶,提高其编码基因的表达可提高植物萜类化合物的含量。该研究在青天葵全转录组测序数据中获取青天葵DXS基因片段序列,利用生物信息学方法对其系统发育进化、保守功能域、理化性质、亲/疏水性、跨膜结构域、信号肽等进行分析和预测,并采用RPKM法分析其在青天葵叶片和球茎的表达量,为后期利用DXS基因调控青天葵萜类成分的生物合成提供理论依据。结果表明:NfDXS基因片段序列长度为2 154bp,编码含有718个氨基酸、分子量约为77.45kDa的亲水性蛋白,与其它DXS同源性可达80%。NfDXS具有1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶功能域,没有信号肽和跨膜结构域,二级结构表现为混合型结构蛋白质。NfDXS基因在青天葵中的表达趋势为:叶片>球茎。

卷叶贝母1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因的克隆与表达分析

【目的】MEP途径是合成生物碱、萜类物质前体的重要途径之一,1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase (DXS)是MEP途径中的第1个限速酶。为了解卷叶贝母DXS的结构和功能特点,本研究利用分子生物学手段对其进行分析,以期为贝母生物碱合成途径研究打下基础。【方法】采用PCR技术克隆卷叶贝母FcDXS基因开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)序列,运用生物信息学方法对其进行序列分析,预测其潜在的功能。通过荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测FcDXS基因在野生状态(根、茎、叶、鳞茎)和组培诱导物(愈伤组织)中的表达情况。【结果】获得了2151 bp FcDXS基因ORF片段,编码716个氨基酸,并与NCBI公布的砂仁等植物DXS蛋白相似性达80%以上;在Fc DXS蛋白的二级、三级结构预测中,得出Fc DXS蛋白主要由α螺旋构成; qRTPCR检测结果表明FcDXS基因在野生状态下鳞茎表达量最高,激素诱导状态的愈伤组织表达量则是野生鳞茎的5倍。【结论】Fc DXS蛋白质特征区及同源性等生物信息学分析表明该蛋白的结构域较保守,结合荧光定量分析结果证明,Fc DXS是一个有生物学功能且受激素诱导表达的蛋白质。本研究为后续利用基因工程手段提高卷叶贝母生物碱含量奠定了理论基础。

植物萜类合成关键基因DXS研究进展

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。

香蕉海藻糖合成酶基因(MaTPS5)生物学及表达特性分析

通过研究香蕉Ma TPS5基因的生物学功能,探讨海藻糖合成酶基因在香蕉植株抗逆反应中的作用。利用随机克隆测序法从香蕉根系转录组中获得海藻糖合成酶基因,命名为Ma TPS5。生物信息学分析表明,Ma TPS5全长c DNA序列3 081 bp,完整开放阅读框2 559 bp,编码852个氨基酸;Ma TPS5蛋白属于不稳定、疏水性蛋白,等电点p I6.52,有两个结构域GT1-TPS和TPP,定位于细胞质中,含2个跨膜区域,不存在信号肽;与已知植物TPS氨基酸序列同源性达到77.31%;进化分析表明,香蕉Ma TPS5氨基酸序列与野蕉TPS氨基酸序列聚为一类,说明二者亲缘关系较近,具有共同的祖先。组织特异性表达研究表明Ma TPS5在球茎、叶、花中表达量较高,在根中表达量最低。q RT-PCR分析表明,Ma TPS5响应激素ACC和盐的处理,表达量在24 h均达到极显著水平。在Foc TR4病原菌处理后,表达量升高,并在3个时段保持一致。结果表明,Ma TPS5可能依赖乙烯信号传导途径诱导自身表达,合成海藻糖,参与香蕉抗逆反应。

大肠杆菌DXS酶抑制剂的3D-QSAR研究

利用分子对接和叠合构象,在SYBYL软件中运用CoMFA和CoMSIA方法,成功建立了DXS酶抑制剂的3D-QSAR预测模型,其相关参数(CoMFA:q^2=0.617,R^2=0.998,rpred^2=0.640;COMSIA:q^2=0.505,R^2=0.990,rpred^2=0.668,其中q^2为交叉验证系数,R和rpred为检验模型预测能力的相关系数)均证明模型具有较好的预测能力.该模型研究了DXS抑制剂的三维构效关系,其结构方面的信息有助于研发新的DXS抑制剂.

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

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。

广藿香DXS基因克隆及表达分析

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。

二苯乙烯苷对冈田酸致NG108-15细胞Tau蛋白磷酸化的影响

目的:观察二苯乙烯苷(TSG)对冈田酸(OA)诱导致NG108-15细胞Tau蛋白磷酸化的影响,探讨该化合物抗阿尔茨海默病(AD)的可能机制。方法:以OA诱导NG108-15细胞复制AD细胞模型,采用MTT法检测经TSG低、中、高剂量(50、100、200μmol/L)预处理后的细胞存活率,采用吖啶橙/溴乙锭双染色法检测细胞凋亡情况,采用Western blotting法和逆转录-聚合酶链反应法检测细胞周期蛋白依赖性激酶5(CDK5)、糖原合成酶激酶3β(GSK3β)蛋白及其mRNA以及Tau、磷酸化Tau(p-Tau)蛋白的表达情况,采用免疫荧光法检测CDK5、GSK3β、Tau蛋白的分布情况。结果:正常对照组细胞形态正常,未见或少见CDK5、GSK3β、Tau蛋白分布。模型组可见固缩或圆珠状的早期凋亡细胞,且CDK5、GSK3β、Tau蛋白分布明显增多,其细胞存活率显著降低,CDK5、GSK3β蛋白及其mRNA的相对表达量以及p-Tau与Tau相对表达量的比值(p-Tau/Tau)均显著升高(P<0.05或P<0.01)。经TSG预处理后,各给药组早期凋亡细胞和CDK5、GSK3β、Tau蛋白分布均有所减少,其细胞存活率均显著升高,中、高剂量组细胞CDK5蛋白、p-Tau/Tau以及各剂量组细胞CDK5 m RNA、GSK3β蛋白及其mRNA的相对表达量均显著降低(P<0.05)。结论:TSG对AD模型细胞具有一定的保护作用,这种作用与其提高细胞存活率,下调磷酸激酶CDK5、GSK3β的蛋白表达和基因转录水平,抑制Tau蛋白的磷酸化有关。

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

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。

EPSP合成酶的特性及新抑制剂的研究进展

概述了 EPSP合成酶的生理作用。高等植物前体 EPSP合成酶进入叶绿体后 ,经剪切而成成熟 EPSP合成酶并定位于叶绿体内质膜上 ;EPSP合成酶的三维结构上存在三个活性区域 ,改变活性区域的氨基酸残基可对草甘膦产生抗性 ,同时表明了酶与草甘膦的结合位点 ;不同生物的 EPSP合成酶有高的同源性。 EPSP合成酶催化底物反应机理为 :PEP首先与酶形成过渡态 ,而后和 S3P形成缩酮四面体 ,最后生成 EPSP。草甘膦与 EPSP合成酶、EPSP形成三元复合物而阻断了 EPSP合成酶的催化作用 ;以 EPSP和 S3P· glyphosate为分子模型 ,设计合成的化合物对 EPSP合成酶的活性有抑制作用。

结直肠癌中5-氟尿嘧啶代谢酶的表达及临床意义

目的分析5-氟尿嘧啶(5-Fluorouracil,5-FU)代谢酶在结直肠癌中的表达及其与临床病理特征及预后的关系,为进一步探讨其在指导结直肠癌化疗中的潜在意义提供理论依据。方法构建含有72例结直肠癌、56例癌旁远端切缘的组织芯片,采用免疫组化En Vision两步法检测胸苷酸合成酶(thymidylate synthetase,TS)、胸苷酸磷酸化酶(thymidine phosphorylase,TP)、二氢嘧啶脱氢酶(dihydropyrimidine dehydrogenase,DPD)在两种组织芯片中的表达,并分析三者表达与结直肠癌临床病理特征及预后的关系。结果结直肠癌组织中的TS表达水平低于癌旁远端切缘组织(P=0.876);其表达与TNM分期有关(P=0.043);与患者总生存期呈正相关(P=0.027)。结直肠癌组织中TP表达水平高于癌旁远端切缘组织(P=0.315);其表达与淋巴结转移有关(P=0.009);与患者预后呈负相关(P=0.040)。结直肠癌组织中DPD表达水平高于癌旁远端切缘组织(P=0.071);其表达与组织学类型有关(P=0.029);DPD高表达的患者总生存期显著缩短(P=0.011)。结论在以5-FU为基础化疗的结直肠癌患者中,TS、TP、DPD可以作为预后的重要指标。TS表达与临床分期密不可分,可作为结直肠癌进展的生物学标志。TP表达与淋巴结远处转移及复发密切相关,是影响患者术后复发转移的重要因素。

番茄dxs基因的克隆及在大肠杆菌中的颜色互补

用RT-PCR(反转录-聚合酶链式反应)的方法从番茄中克隆到5-磷酸脱氧木酮糖合成酶(Deoxyoxylulose-5-phosphate synthase,DXS)基因编码区(记为ledxs),并构建了ledxs原核表达载体pTr-cLeDXS。将携带番茄红素生物合成途径上香叶基香叶基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl pyrophosphate syn-thase,crtE),八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,crtB),八氢番茄红素脱饱和酶(phytoene desatu-rase,crtI)3个关键酶基因的原核表达载体pAC-LYC转入大肠杆菌XL1-Blue。将pTrcLeDXS转入该重组工程菌,获得番茄红素工程菌。将该菌用于构建颜色互补平板,并进行发酵培养以检测番茄红素表达量。颜色互补平板上的菌斑呈现鲜艳的红色。经过21h的培养番茄红素的产量达到605.25μg.L-1。结果显示:ledxs能明显推动类胡萝卜素途径向番茄红素合成的方向流动。

东方百合‘演员’DXS基因的克隆与表达分析

以东方百合‘演员’花瓣为试验材料,采用RACE技术,克隆得到百合1-脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶基因DXS的cDNA全长,命名为LeDXS(GenBank登录号为MF576067)。序列分析表明,LeDXS基因cDNA序列全长2 471bp,其中开放阅读框包含2 142bp,编码713个氨基酸,相对分子量大小约为76.3kD,等电点为6.65,化学式为C_(3370)H_(5374)N_(942)O_(1016)S_(32)。系统进化分析结果显示,LeDXS与猕猴桃和万寿菊DXS聚为一类,属于Ⅰ型DXS,是功能较保守的一类。实时荧光定量PCR结果分析表明,LeDXS基因在不同品种百合花瓣中均有表达,且浓香型百合DXS基因表达量比淡香型和无香型百合高。该研究结果为百合DXS生物学功能研究奠定了基础,同时也为百合花香育种提供了理论依据。

5-氟尿嘧啶代谢酶在胃癌中的表达及预后价值

目的:探讨二氢嘧啶脱氢酶(dihydropyrimidine dehydrogenase,DPD)、胸苷酸合成酶(thymidylate synthase,TS)和胸苷磷酸化酶(thymidine phosphorylase,TP)在胃癌中的表达及预后价值。方法:42例胃癌患者于根治术后分别施以5-氟尿嘧啶(5-FU)为主的辅助化疗,并通过免疫组织化学检测DPD、TS和TP的表达,比较上述代谢酶表达与临床病理因素和预后之间的关系。结果:胃癌组织中DPD在肠型中的表达率显著高于弥漫型(65%比25%,P=0.025),TS和TP倾向高表达于分期较晚的胃癌患者中(P<0.05)。DPD阴性者的中位无病生存期显著高于阳性者(25个月比16个月,P=0.012),而中位总生存期阴性组亦显著延长(48个月比26个月,P=0.005),DPD表达是该组胃癌患者无病生存期和总生存期的独立预后因素之一,而TS或TP表达与预后无关(P>0.05)。结论:在接受5-FU为主的辅助化疗胃癌患者中,DPD表达有可能成为重要的预后指标;而TS和TP表达则与肿瘤进展及临床分期密切相关。

魔斑合成酶的分离、鉴定及功能分析

细菌响应营养饥饿或环境胁迫的反应称为严谨反应.本文采用Native-PAGE技术从毒死蜱胁迫下的Klebsiella sp.CPK菌株全细胞蛋白中分离得到了1种特异蛋白,该蛋白通过TOF-MS测序推测为魔斑合成酶RelA.对该蛋白编码基因进行PCR扩增,并利用ORF Finder,showorf等生物信息学软件对其开放性阅读框架进行鉴定,获得了1个全长为2 238bp的完整relA基因.序列及系统发育分析表明,Klebsiella sp. CPK菌株的RelA蛋白与E.coli RelA蛋白的同源性为92%,但与双功能的Rel-SpoT蛋白同源性却比较低.由此推测,Klebsiella sp. CPK RelA蛋白可能只有魔斑合成酶活性.另外,对relA基因进行功能互补分析表明,该基因编码的特异蛋白具有魔斑合成酶活性,从而证明了Klebsiella sp. CPK菌株在毒死蜱胁迫下能够产生典型的严谨反应。