尼泊尔黄堇G6PDH基因的克隆和生物信息学分析

为了深入发掘该基因在尼泊尔黄堇生态适应和次生代谢物积累中的作用机制,本研究依据转录组中葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)基因的注释信息,应用聚合酶链式反应(PCR)技术克隆了尼泊尔黄堇G6PDH基因,通过生物信息学方法进行相关分析。结果表明:克隆的G6PDH基因的开放阅读框(ORF)为1581 bp,编码526个氨基酸。系统进化树分析表明尼泊尔黄堇G6PDH蛋白氨基酸序列与博落回、罂粟等具有很高的相似度,尤其与同是罂粟科的博落回相似度最高,相似度达到91%。通过一系列生物信息学分析发现,ChG6PDH蛋白分子量为59.83 kD;理论等电点为6.37;该蛋白为不稳定、亲水性、非分泌性蛋白,无跨膜结构域;二级结构中具体α-螺旋(40.11%)和β-折叠(6.08%)、无规则卷曲(40.87%)以及延伸链(12.93%)结构,预测得到的三级结构中具有典型的NADPH结合位点。该基因的成功克隆和预测结果将为进一步研究ChG6PDH基因在尼泊尔黄堇生长发育、逆境适应和次生代谢物积累等方面中的功能提供帮助。

尼泊尔黄堇G6PDH蛋白基因的异源表达及蛋白纯化

大量研究表明葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase,G6PDH)在响应生物和非生物胁迫方面具有重要作用,为进一步研究珍贵濒危藏药材尼泊尔黄堇对极端环境的适应性,本研究根据尼泊尔黄堇转录组信息设计ChG6PDH扩增引物,利用PCR克隆获得ChG6PDH基因,构建原核表达载体ChG6PDH-pMAL-C2x,将其导入大肠杆菌BL21菌株诱导表达,利用亲和层析法对重组蛋白进行纯化,并用6-磷酸葡萄糖为底物在37℃对其进行体外酶活力检测。结果表明,重组可溶性蛋白最佳诱导条件为0.5 mmol/L的异丙基β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)在37℃诱导5 h,SDS-PAGE和Western Blot检测纯化的酶蛋白,发现ChG6PDH蛋白分子量为60 kD。体外活性测定表明MPB-ChG6PDH蛋白具有G6PDH酶催化能力,酶活力是3228 nmol·min^(-1)·mg^(-1)prot。该研究结果为尼泊尔黄堇G6PDH酶蛋白的功能研究提供基础。