辽东楤木三萜皂苷PDR转运蛋白筛选与表达模式分析

植物多向耐药性(Pleiotropic drug resistance,PDR)蛋白属于三磷酸腺苷结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白ABCG亚族,在植物次生代谢产物转运特别是萜类物质跨膜转运中发挥重要作用。基于辽东楤木全基因组测序鉴定出21个PDR转运蛋白,且主要为细胞膜蛋白,该基因在12对染色体上均有分布,其中5号染色体上分布较多。共线性分析结果表明,部分PDR基因在进化过程中发生基因串联复制事件,并可能存在基因多拷贝扩增现象。基因结构分析结果表明,17个基因含有PDR基因特有结构域,且启动子上含有多种激素和非生物胁迫响应相关顺式作用元件。组织特异性表达模式分析结果表明,PDR基因主要在辽东楤木叶片中高表达。为筛选与辽东楤木三萜皂苷转运相关的PDR转运蛋白,对基因编码区序列、蛋白结构、跨膜螺旋等进行分析,初步筛选出7个结构完整的PDR转运蛋白。进一步通过系统进化分析、基因表达与皂苷含量的关联分析筛选出2个可能与楤木皂苷转运相关的PDR基因(AE02G00218和AE12G01725)。两个基因均受外源激素MeJA、SA和机械损伤诱导上调表达。以上研究为萜类物质转运相关蛋白鉴定与功能研究提供新思路和基因资源。

植物PDR型ABC转运蛋白的结构及功能

ATP-结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白是目前已知最大、功能最广泛的蛋白质家族。多向耐药性(pleiotropic drug resistance,PDR)蛋白是该家族中仅存于植物和真菌中的一个亚族,结构域与其他亚族相反,即核苷酸结合域(nucleotide-binding domain,NBD)位于跨膜结构域(trans-membrane domain,TMD)的N端。目前已发现PDR型转运蛋白具有转运次生代谢产物和参与胁迫反应等方面的功能。植物PDR基因分为5个亚族:I族基因涉及多种生物和非生物胁迫反应,II￣V族基因功能研究甚少。植物PDR基因在器官水平、化学及环境因素影响下具有特异性较好的表达谱。本文系统阐述了植物PDR型转运蛋白基因的进化、结构及其功能,为理解植物PDR型转运蛋白在生物分子转运和复杂生理功能方面提供一个基础框架。

人参多向耐药性转运蛋白基因保守区序列的克隆及分析

目的对人参多向耐药性(PDR)转运蛋白基因进行克隆及序列分析。方法利用其他植物PDR基因的保守区域设计简并引物,以人参根总RNA为模板,采用RT-PCR方法扩增人参PDR基因片段并连接至pGEM-T Easy载体上,阳性克隆经PCR检测后测序。结果得到一段长693 bp的基因序列,序列分析表明,该片段编码231个氨基酸,与植物PDR基因核苷酸和氨基酸序列同源性分别在76%和80%以上。分析表明该序列属于PDR转运蛋白的核苷酸结合域,具有PDR转运蛋白的C端Walker A、ABC标签模体和C端walker B 3个保守功能域。结论首次从人参中克隆出PDR转运蛋白基因,为研究人参次生代谢产物的转运和积累机制奠定了基础。