海带cbbX基因序列特征及在雌、雄配子体之间的差异表达

根据海带雄配子体抑制消减cDNA文库中筛选出的克隆18序列设计基因特异性引物,利用cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE),克隆了一条长2087bp的cDNA序列(GenBank登陆号:EF490312),其中开放阅读框1275bp,5′-非翻译区(untranslated region,UTR)长118bp,3′-UTR长694bp且具有明显的polyA尾巴。蛋白同源搜索显示,它编码的蛋白与Guillardiatheta这种隐藻核型体编码的CbbX蛋白(GenBank登录号:CAB65663)具有66%同源性。推测的海带配子体cbbX基因编码一个含有424个氨基酸的前体蛋白,前19个氨基酸为信号肽序列。酶切后的成熟蛋白由405个氨基酸组成,分子量为45.26ku,等电点为5.28。海带配子体cbbX基因被8个内含子隔离开,它们的剪切位点都遵循"GT-AG"规则。无论在cDNA或者DNA序列上,雌、雄配子体cbbX基因都没有差异。自编码蛋白的第184位Gly开始,具有一个典型的Walker ATP-结合motif。通过与其它物种共14个CbbX蛋白序列构建的neighbor-joining系统演化树可知,它与隐藻核型体及红藻核基因组编码的蛋白聚成一类,而区别于叶绿体编码蛋白。因此,推测该克隆的海带配子体,cbbX基因可能是由核基因组编码的。荧光定量PCR(Q-RT-PCR)结果证实,cbbX基因在海带雄配子体的表达量明显高于雌配子体的,且在雌、雄配子体之间存在不同的日转录图谱。实验为海带配子体cbbX这个差异表达基因的功能研究和亚细胞定位奠定了基础。

海带核基因组编码CbbX蛋白的原核表达与纯化

为研究海带核基因组编码的nuc Cbb X蛋白的结构和功能,根据海带配子体核基因cbb X(Gen Bank登录号:NP_053838)设计含有酶切位点的引物,通过RT-PCR方法获得末端连接NdeⅠ、XhoⅠ酶切位点的完整ORF。序列保守性分析表明,预测的海带成熟nuc Cbb X蛋白序列含具有AAA+结构域、Walker-A和Walker-B ATP结合位点及ATP水解酶和Ru Bis Co活化酶活性相关位点。序列相似度分析表明,海带nuc Cbb X与其质体基因组编码的pt Cbb X和类球红细菌的Rs Cbb X蛋白氨基酸序列相似度均较低,分别为37.4%和36.8%,相比pt Cbb X与Rs Cbb X相似度较高为57.6%。以Rs Cbb X蛋白单体晶体结构模型为模板,预测获得的海带nuc Cbb X蛋白三级结构中N端为一个α/β子域含有5个α螺旋和5个β折叠,C端为α螺旋子域含有5个α螺旋。为进一步研究海带nuc Cbb X蛋白晶体结构,通过双酶切和连接反应成功构建p ET28a-cbb X原核表达载体,并转化至BL21感受态细胞,获得p ET28a-cbb X/BL21重组菌株。利用终浓度为1%的IPTG进行诱导后,重组蛋白主要以包涵体形式存在,分子量为50.2 k Da,较nuc Cbb X成熟蛋白(44.7 k Da)大。重组蛋白经变性、纯化和复性后用于蛋白结晶,初步获得海带nuc Cbb X蛋白晶体。