拟南芥芥子酶基因TGG4的克隆、表达和酶活性鉴定

芥子酶是一类水解硫代葡萄糖苷的酶,广泛存在于十字花科植物中。人们在拟南芥中已经发现了3个芥子酶基因,分别是TGG1、TGG2和TGG3。通过对拟南芥基因组数据库的搜索,发现3个新的芥子酶基因TGG4、TGG5和TGG6。本研究克隆了TGG4基因全长cDNA序列,构建酵母表达载体,转化毕氏酵母GS115,进行甲醇诱导表达,重组蛋白用离子交换层析柱纯化。纯化的重组蛋白经测定具有芥子酶活性,而且其活性被低浓度的维生素C激活,具有芥子酶的典型特征。芥子酶系统发生树分析进一步表明,TGG4代表一个芥子酶基因新亚家族。

拟南芥TGG5基因的克隆、表达和酶学特性

芥子酶是广泛存在于十字花科植物中的一类降解硫代葡萄糖苷的酶。当植物受到病虫侵袭时,芥子酶与其底物硫代葡萄糖苷结合,释放有毒的水解产物形成植物重要的化学防御系统。TGG5是新发现的一类芥子酶基因,对其研究将有利于揭示芥子酶防御系统的功能。试验克隆了拟南芥TGG5基因cDNA,构建酵母表达载体,转化毕氏酵母GS115。经甲醇诱导表达和Ni亲和层析,获得纯化的TGG5重组蛋白。SDS-PAGE分析表明,重组蛋白分子量集中在58kD左右,并有较明显拖尾,呈现典型的糖基化蛋白的特征。进一步探讨了TGG5重组蛋白的酶学特性,结果表明:该芥子酶的Km为1.96mmol/L,Vmax为0.084mmol/(min·mg);酶反应的最适pH为5.5;该芥子酶在37～80℃范围内有较广泛的温度适应性,并具有较好的80℃热稳定性;NaCl对该酶有明显的抑制作用;低浓度抗坏血酸具有激活芥子酶的作用,抗坏血酸终浓度为1.5mmol/L时,酶活力最大。RT-RCR分析,证实了TGG5只在拟南芥根中特异表达,这表明TGG5可能代表了一个芥子酶基因新亚家族。

拟南芥根部芥子酶活性测定条件及其与重组蛋白酶学活性比较研究

芥子酶是一类降解硫代葡萄糖苷的酶,该基因表达具有组织特异性。研究表明,新型芥子酶TGG4和TGG5都是在根部表达。为了研究TGG4、TGG5的功能作用,提取了生态型拟南芥Col-0根部以及含有重组蛋白酵母的芥子酶,进行了酶活性条件测定以及对比分析。结果表明:根部芥子酶有更高的抗坏血酸激活浓度为2mmol/L;根部芥子酶同重组蛋白的最佳反应温度以及pH范围一致,在37℃,体系缓冲液pH4.5时,根部芥子酶活性测定效果最好;NaCl对根部芥子酶和重组蛋白芥子酶都有强烈抑制作用。因此推断根部芥子酶在耐盐碱、耐高温方面没有起作用,该酶也不能帮助根部抵御病虫侵袭,但是对根部的生长起到重要作用。