烟草甲细胞色素P450还原酶基因的分子特征与表达模式分析

烟草甲Lasioderma serricorne是一种重要的仓储害虫,长期化学防治导致烟草甲已对多种传统熏蒸剂产生抗性,但其对新型熏蒸剂甲酸乙酯仍处于敏感水平。因此明确其体内细胞色素P450还原酶(cytochrome P450 reductase, CPR)对甲酸乙酯的代谢解毒功能,对开展该药剂的抗性监测及延缓抗性的发生发展具有重要意义。本研究旨在克隆烟草甲LsCPR基因,分析其分子特征和表达特性,为进一步明确其在烟草甲对甲酸乙酯解毒代谢过程中的作用奠定基础。利用RT-PCR技术克隆烟草甲LsCPR基因的开放阅读框(open reading frame, ORF);利用生物信息学软件分析LsCPR编码蛋白的结构、特征和系统进化关系。采用实时定量PCR技术检测LsCPR在烟草甲不同发育阶段(低龄幼虫、高龄幼虫、蛹、低龄成虫、高龄成虫)、幼虫不同组织(表皮、肠道、脂肪体和马氏管)以及甲酸乙酯熏蒸胁迫后的表达模式。烟草甲LsCPR基因的ORF为2 046 bp(GenBank登录号:MZ423209),编码681个氨基酸,具有典型的昆虫CPR基因FMN区域、NADPH区域和FAD等保守结构域。系统发育分析表明,烟草甲LsCPR与鞘翅目昆虫聚为一支,且与赤拟谷盗Tribolium castaneum CPR亲缘关系最近。LsCPR在烟草甲不同发育阶段均有表达,在高龄幼虫期的表达水平较高;在幼虫体内的表达部位主要在肠道,其次为脂肪体和马氏管,而在表皮的表达水平最低。LC_(10)、LC_(30)和LC_(50) 3种浓度的甲酸乙酯处理24 h后,烟草甲LsCPR表达量随着胁迫浓度升高而上调且显著高于对照;甲酸乙酯LC_(50)处理烟草甲不同时间(3、6、12、24和48 h)后,LsCPR基因上调表达,24 h时达到表达高峰。推测LsCPR是参与烟草甲代谢甲酸乙酯的候选基因。

中国红豆杉细胞色素P450还原酶的基因克隆、表达与活性分析

细胞色素P450还原酶(Cytochrome P450 reductase,CPR)是细胞色素P450羟基化酶电子传递链的组成部分,在生物体内起着重要的电子传递作用。文章从中国红豆杉(Taxuswallichiana var. Chinensis)愈伤组织细胞中克隆CPR基因(TchCPR),TchCPR含有一个2154bp碱基的阅读框,编码717个氨基酸残基;在氨基酸水平上它与裸子植物细胞色素P450还原酶的同源性(>82%)高于其他被子植物的细胞色素P450还原酶(<74%)。在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达了全长和从N-端截短不同数目氨基酸残基的6个融合肽段,经亲和层析纯化,分析了表达的不同长度融合蛋白的电子传递效率。结果表明截短长度大于61个氨基酸残基肽段的胞色素P450还原酶都能够诱导表达,在表达水平上无显著差异,而截短61个氨基酸的CPR融合蛋白电子传递的催化活性(1.6057nmol Cyt Cred/min/μg TchCPR融合蛋白)高于其他4个融合蛋白。

家蚕氟中毒后中肠NADPH-细胞色素P450还原酶和NADPH-细胞色素C还原酶活性的变化

为了探究家蚕对NaF的代谢机制,以家蚕耐氟品种T6和氟化物敏感品种734为材料,从5龄起蚕开始分别添食50、100、200、400 mg/kg NaF溶液处理后的桑叶,检测蚕体中肠微粒体酶液中的黄素蛋白NADPH-细胞色素P450还原酶(CPR)和NADPH-细胞色素C还原酶(CR)的活性变化。氟物化敏感品种734的4个NaF处理组第3天的中肠CPR活性低于对照组,其余时间几乎都高于对照组,400 mg/kg NaF处理组在第4天的CPR活性最高,且各NaF处理组的CPR活性差异显著(P<0.05);耐氟品种T6 NaF处理组和对照组的中肠CPR活性整体上呈先升后降的趋势,几乎都在第2天达到最高值,各组之间的差异不显著(P>0.05)。氟化物敏感品种734的4个NaF处理组的中肠CR活性呈现先升后降的趋势,而对照组呈下降趋势;耐氟品种T6的50、100、400 mg/kg NaF处理组在第1～2天的中肠CR活性呈明显下降趋势,之后的变化相对较小,对照组的CR活性仅在第3～4天略高于NaF处理组,而其余时间NaF处理组的CR活性较高。2个家蚕品种添食不同浓度NaF后的中肠CR活性差异均不显著(P>0.05)。试验结果显示,耐氟品种T6在NaF作用下中肠的CPR和CR活性变化范围(分别为对照组的0.4～2.0倍和0.3～2.9倍)远小于氟化物敏感品种734这2种酶的活性变化范围(分别为对照组的0.6～9.3倍和0.4～4.6倍)。初步推测CPR和CR与家蚕对氟化物代谢具有一定的关联。

重组NADPH-细胞色素P450还原酶在大肠杆菌中的表达和纯化

目的 在大肠杆菌中表达重组NADPH -细胞色素P4 5 0还原酶 (CPR)并纯化获得有活性的CPR蛋白。方法 将已构建的NADPH -细胞色素P4 5 0还原酶重组质粒pMW1 72a CPR采用温和转化法转入大肠杆菌BL 2 1中 ,依次使用超速离心、DE5 2纤维素阴离子交换层析和 2′ 5′ADP亲和层析的方法纯化CPR ,并检测酶的活性。结果 获得了纯度达 99%以上的可溶性CPR蛋白 ,纯化倍数 5 .2 0倍 ,检测酶的比活性为每分钟 1 0 4 5 .4 9nmol mg。结论 获得了纯度高、有活性的CPR蛋白 ,可作为工具酶用于某些相关酶的研究 。

白背飞虱细胞色素P450还原酶基因的分子特征与表达模式分析

从水稻重要害虫白背飞虱(Sogatella furcifera)中克隆了一条编码细胞色素P450还原酶(cytochrome P450reductase,CPR)的全长cDNA,命名为SfCPR,其开放阅读框全长为2 034bp,编码一个含有677个氨基酸残基的蛋白质.SfCPR蛋白质的2级结构具有CPR的典型特征,例如N端跨膜区、黄素单核苷酸结合域、黄素腺嘌呤二核苷酸结合域和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸结合域,以及保守的催化残基.系统进化分析结果显示,SfCPR与灰飞虱和褐飞虱的CPRs聚在同一分支.荧光定量聚合酶链式反应结果显示:SfCPR基因在白背飞虱各龄期均有表达,其中以成虫表达量最高;在白背飞虱成虫各组织中均能够检测到SfCPR基因的表达,其中,以腹部表达量最高.使用亚致死剂量的溴氰菊酯、吡虫啉和噻嗪酮处理白背飞虱3龄若虫后,试虫的SfCPR表达水平均显著上升.上述结果为进一步研究该基因的生理功能奠定了基础.

雷斯青霉NADPH-细胞色素P450还原酶基因的克隆及生物信息学分析

工业上利用丝状真菌雷斯青霉(Penicillium raistrickii)转化生产高效避孕药孕二烯酮的关键中间体15α–羟基左旋乙基甾烯双酮.已知参与雷斯青霉甾体转化反应的关键酶为P450羟化酶,该羟化酶体系由细胞色素P450羟化酶和NADPH–细胞色素P450还原酶(CPR)组成,但有关其15α–羟基化反应的分子基础尚不清楚.根据转录组测序数据库,通过RT-PCR扩增克隆了一个雷斯青霉NADPH-细胞色素P450还原酶基因.该基因的开放阅读框为2,082,bp,编码694个氨基酸的多肽链,预测的蛋白相对分子质量为7.63×104,具有CPR蛋白的典型结构域(FMN结合域、FAD和NADPH结合域).NCBI BLAST结果显示雷斯青霉CPR与意大利青霉(P.,italicum)NADPH–细胞色素P450还原酶具有较高的同源性,一致性为93%.

中华大蟾蜍细胞色素P450还原酶基因克隆、表达与功能鉴定

目的:从中华大蟾蜍(Bufo gargarizans Cantor)肝脏组织中克隆细胞色素P450还原酶基因(BgCPR,GenBank登录号:OQ572435)进行生物信息学分析,并进行功能验证。方法:基于中华大蟾蜍转录组数据库挖掘BgCPR基因序列,使用SnapGene软件设计BgCPR基因两端特异性引物,以蟾蜍肝脏组织总RNA逆转录成的cDNA为模板进行PCR扩增。利用生物信息学分析BgCPR蛋白理化性质、空间结构并构建系统进化树;基于CRISPR/Cas9基因编辑系统将蟾蜍BgCPR基因表达框经同源重组整合进入酿酒酵母基因组,利用聚乙二醇法制备转化子微粒体,验证其对细胞色素C的还原功能。结果:克隆得到全长2043 bp的BgCPR基因cDNA,编码680个氨基酸,相对分子质量77852 Da。结构预测显示,BgCPR蛋白为非分泌蛋白;有一段跨膜螺旋区,位于蛋白的第24~46位氨基酸之间;亚细胞定位预测显示该蛋白定位于内质网上。采用体外酶活实验证明其具有传递电子功能。结论:本研究克隆得到中华大蟾蜍BgCPR基因,并构建了表达具有生物活性的BgCPR的酿酒酵母工程细胞,为进一步研究蟾蜍CYP450基因功能乃至解析蟾蜍二烯内酯类化合物的生物合成途径奠定了基础。

稳定表达人细胞色素P450氧化还原酶(POR)的Flp-In^(TM) CHO细胞系的建立

目的建立稳定表达人细胞色素P450氧化还原酶(POR)的Flp-In^(TM) CHO细胞系,为进一步建立稳定双表达人POR与人细胞色素P450(CYP)的细胞系奠定基础。方法构建POR重组慢病毒并感染Flp-In^(TM) CHO细胞,荧光显微镜观察绿色荧光蛋白表达,挑选转染细胞进行嘌呤霉素筛选和单克隆培养,以获得稳定转染细胞株。利用丝裂霉素C(MMC)细胞毒实验、实时荧光定量PCR和Western blot法检测细胞POR的表达,获得稳定表达POR的Flp-In^(TM) CHO-POR细胞株。构建稳定双表达POR和CYP2C19的Flp-In^(TM) CHO-POR细胞(Flp-In^(TM) CHO-POR-2C19)和单表达CYP2C19的Flp-In^(TM) CHO细胞(Flp-In^(TM) CHO-2C19),并用环磷酰胺(CPA)测定CYP2C19酶活性。结果与感染阴性对照病毒的Flp-In^(TM) CHO细胞相比,感染POR重组慢病毒的Flp-In^(TM) CHO细胞MMC代谢活性升高,POR mRNA和蛋白的表达水平增加,说明获得了可稳定表达POR的Flp-In^(TM) CHO-POR细胞。与Flp-In^(TM) CHO细胞相比,Flp-In^(TM) CHO-2C19的CPA代谢活性无显著差异,而Flp-In^(TM) CHO-POR-2C19的CPA代谢活性增加且明显高于Flp-In^(TM) CHO-2C19细胞。结论成功建立了稳定表达POR且可进一步用于CYP转基因细胞构建的Flp-In^(TM) CHO-POR细胞系。

细胞色素P450氧化还原酶缺乏症试管助孕1例

细胞色素P450氧化还原酶缺乏症(cytochrome P450 oxidoreductase deficiency,PORD)是先天性肾上腺皮质增生症(congenital adrenal hyperplasia,CAH)中罕见的类型,为细胞色素P450氧化还原酶(cytochrome P450 oxidoreductase,POR)基因纯合或杂合变异引起的常染色体隐性遗传病。

因原发性闭经伴骨骼异常发现细胞色素P450氧化还原酶基因突变1例

细胞色素P450氧化还原酶缺乏症(PORD)是一种罕见的先天性肾上腺皮质增生症(CAH)亚型,可导致两性外生殖器畸形和类固醇合成障碍,且常伴有骨骼畸形。本文通过一例因原发性闭经伴有特殊骨骼畸形的少女就诊而发现细胞色素P450氧化还原酶(POR)基因突变的病例,深入学习PORD和Antley-Bixler综合征(ABS)的机制和临床表现,并探讨其诊治策略和长期管理。

茯苓细胞色素P450还原酶基因的克隆与生物信息学分析

目的从茯苓Poria cocos中克隆出细胞色素P450还原酶（CPR）基因,并对其进行生物信息学分析。方法利用茯苓转录组注释信息,通过RACE扩增得到茯苓CPR基因（Pc CPR）全长,并PCR得到对应基因组DNA序列。通过生物信息学方法,对该基因编码蛋白的特征进行分析,I-TASSER模拟出蛋白三级结构,MEGA构建蛋白系统进化树。结果获得含有完整开放阅读框（ORF）的c DNA全长2 514 bp（Gen Bank号为KP768251）,Pc CPR的基因组DNA 5 292bp（Gen Bank号为KP896487）,含4个外显子、3个内含子。基因编码732个氨基酸的蛋白,相对分子质量81 147,等电点（p I）为5.39,为不稳定性亲水蛋白,非分泌蛋白,且不具有信号识别功能。蛋白定位于内质网上,第7~22位氨基酸为跨膜区;具有2个黄素结合的保守结构域,FAD、NADP的结合位点各自在蛋白三级结构空间上相邻近。同源性分析显示,Pc CPR与担子菌CPR的相似性明显高于子囊菌CPR。结论成功从茯苓中克隆得到Pc CPR基因,为进一步研究Pc CPR及相关代谢提供基础。

甘草中新NADPH细胞色素P450还原酶基因的克隆与相关生物信息学分析

目的从甘草Glycyrrhiza uralensis中克隆1个新的NADPH细胞色素P450还原酶基因(Gu CPR,登录号:MH401048)并进行生物信息学分析。方法提取甘草根部总RNA后逆转录为cDNA,通过转录组数据库筛选得到Gu CPR基因全长,利用NCBI ORF finder得到其开放阅读框并翻译得氨基酸序列,设计引物进行PCR扩增,构建克隆重组质粒。利用生物信息分析预测蛋白性质、结构等及模拟蛋白三级结构,并构建同源系统进化树。结果克隆得到Gu CPR基因cDNA全长2 118bp,编码705个氨基酸残基,相对分子质量78 450,等电点(pI)5.19。Gu CPR蛋白为非分泌蛋白,不具有信号识别功能。跨膜预测结果显示蛋白的第44~64位氨基酸为跨膜区,同时,亚细胞定位预测结果显示蛋白位于内质网上。结论克隆得到一个新的Gu CPR,并进行了生物信息学分析,为进一步研究提供了理论基础。

人细胞色素P450氧化还原酶的克隆表达和抗体的制备

细胞色素P450还原酶(CPR)是人细胞色素P450酶系的电子供给者,对后者活性的发挥起到重要作用.本研究将从人胚胎cDNA文库中得到的人CPR的编码基因,连接入pT7450表达载体中,在大肠杆菌BL21(DE3)中高效表达并纯化.每升发酵液可得到纯化蛋白49 mg,占总蛋白含量的10%,以细胞色素C为底物检测酶活性,比活为65 u/mg.利用纯化的CPR作为抗原,常规免疫纯系大耳家兔,获得高效价、高特异性的抗血清,抗体滴度为1∶200 000(ELISA法),纯化后抗体应用于不同组织中CPR含量的评价,证明重组CPR及其抗体可用于细胞色素P450的体外药物代谢及细胞色素P450与CPR作用机理的研究.

家蝇细胞色素P450还原酶的原核表达与活性鉴定

目的家蝇是重要的卫生害虫,其抗药性问题突出,其中细胞色素P450介导的代谢解毒作用增强是其抗药性的重要机制。细胞色素P450还原酶(cytochrome P450 reductase,CPR)是细胞色素P450酶系的重要组分,建立家蝇细胞色素P450还原酶(Md CPR)表达体系有助于通过重组家蝇细胞色素P450酶系以鉴定家蝇抗药性的生物化学机制。方法将家蝇CPR基因的编码区克隆到表达载体(p B508)上构建重组质粒,在大肠埃希菌中重组质粒经异丙基-β-d-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,对表达的Md CPR蛋白进行细胞定位分析和活性测定。结果 Md CPR蛋白在大肠埃希菌中成功地得到表达,分子质量为76×103左右,表现出细胞色素C还原酶活性,主要定位在细胞的膜成分中。结论在大肠埃希菌中表达了具有还原酶活性的Md CPR蛋白,为进一步研究家蝇细胞色素P450的功能及其在抗药性中的作用奠定了基础。

白木香细胞色素P450还原酶基因的克隆、表达与功能鉴定

细胞色素P450还原酶(cytochrome P450 reductase,CPR)是细胞色素P450酶电子传递链的组成部分,在生物体内起着重要的电子传递作用。本研究从白木香(Aquilaria sinensis)愈伤组织细胞中克隆得到1个CPR基因(Ascpr1),Ascpr1含有一个2124 bp的开放阅读框,编码707个氨基酸残基,其蛋白分子质量为78.82 kD。系统进化分析显示,AsCPR1为Ⅱ型CPR蛋白,与来源于可可树(Theobroma cacao)的CPR蛋白亲缘关系较近。跨膜预测结果显示该蛋白的第52~71位氨基酸为跨膜区,在大肠杆菌Transetta(DE3)中成功表达了N-端缺失67个氨基酸残基的融合蛋白,经亲和色谱纯化后获得对细胞色素C具有还原能力的融合蛋白AsCPR1。本研究结果为进一步研究P450酶参与的白木香防御物质合成及CPR在白木香防御反应中的作用奠定基础。

冬虫夏草菌NADPH-细胞色素P450还原酶基因的生物信息学分析

细胞色素P450家族和真菌致病性有关,而细胞色素P450的催化活性又依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)-细胞色素P450还原酶(CPR)提供的电子。为进一步探讨NADPH-CPR基因多样性对冬虫夏草菌Ophiocordyceps sinensis侵染寄主的影响,扩增获得2个冬虫夏草菌NADPH-CPR基因,利用生物信息学方法分析冬虫夏草菌NADPH-CPR基因序列特征及预测编码蛋白的理化性质和结构特征等。结果表明:2个冬虫夏草菌NADPH-CPR基因的核苷酸序列长度分别为2 192 bp和3 603 bp,编码692和1 065个氨基酸,对应3个外显子和7个外显子。2个冬虫夏草菌NADPH-CPR基因编码的蛋白均为亲水性蛋白,最可能分别定位于内质网的分泌途径和细胞质上,蛋白质二级结构原件为α螺旋、无规则卷曲、延伸链、β-转角,其中NADPH-CPR-1的α螺旋占比小于NADPH-CPR-2,而无规则卷曲和延伸链占比则大于NADPH-CPR-2。2个冬虫夏草菌NADPH-CPR基因编码的蛋白均具有NADPH-CPR典型的结构域,而NADPH-CPR-2在N端多了1个细胞色素P450结构域。

云芝NADPH-细胞色素P450还原酶在大肠杆菌中表达及酶学特性分析

云芝Trametes versicolor具有很强的环境有机污染物降解能力,其烟酰胺腺嘌呤二核苷酸-细胞色素P450还原酶(NADPH-cytochrome P450 reductase,CPR)为细胞色素P450酶(Cytochrome P450s,CYPs)提供电子,参与有机污染物的降解过程。序列分析显示,云芝基因组拥有1个潜在CPR序列和多个潜在CYP序列。为深入研究云芝CPR参与细胞降解有机污染物的分子机制,实验进行了云芝CPR在大肠杆菌中异源表达和酶学特性分析。结果表明,经IPTG诱导后,去除预测的N端膜锚定区域(氨基酸残基1–24)的CPR蛋白(CPRΔ24)可在重组菌中实现可溶性表达,且表达蛋白的分子量与理论值(78 kDa)一致。镍离子亲和层析和分子筛层析纯化后测得其比活性为5.82 U/mg。酶学性质分析显示,重组CPRΔ24的最适温度和pH分别为35℃和8.0,并对一些金属离子及有机溶剂具有不同程度的耐受性。酶在35℃、pH 8.0反应条件下对NADPH的动力学参数K_m和k_(cat)分别为19.7μmol/L、3.31/s;对底物细胞色素c的动力学参数K_m和k_(cat)分别为25.9μmol/L、10.2/s。以上研究为探究云芝CPR在环境有机污染物降解途径中的功能机制奠定基础。

穿心莲中1个新NADPH-细胞色素P450还原酶的克隆及功能鉴定

穿心莲内酯为传统中药穿心莲中的主要有效成分,具有多种药理活性,广泛运用于临床,但其生物合成途径尚未被解析。细胞色素P450还原酶为CYP450提供电子,在CYP450的催化过程中起重要作用。该研究通过同源比对筛选并克隆了穿心莲CPR的编码序列,命名为ApCPR4。原核表达ApCPR4蛋白,分离纯化后进行体外酶活鉴定,发现ApCPR4能够以NADPH依赖性方式还原细胞色素c和铁氰化物。为了验证其体内功能,将ApCPR4与CYP76 AH1共转化入酵母工程菌,结果表明,ApCPR4在酵母体内能够协助CYP76AH1催化生成铁锈醇。实时定量PCR结果显示,在茉莉酸甲酯（Me JA）处理的叶片中,ApCPR4的表达量逐渐增加。该表达模式与穿心莲内酯受Me JA诱导积累的趋势一致,推测ApCPR4与穿心莲内酯的生物合成相关。

苹果蠹蛾NAPDH-细胞色素P450还原酶(CPR)基因的克隆及表达模式分析

【目的】本研究通过克隆苹果蠹蛾Cydia pomonella CPR (CpCPR)基因cDNA序列,并对该基因的表达模式进行分析,为深入研究P450酶系在苹果蠹蛾对植物次生物质和杀虫剂解毒代谢过程中的作用提供理论基础。【方法】以近缘昆虫的CPR氨基酸序列作为询问序列,在苹果蠹蛾转录组(SRX371333)中进行筛查比对,获得了苹果蠹蛾CPR(CpCPR)基因的cDNA序列。采用RT-PCR技术克隆目的基因的开放阅读框(ORF)。利用生物信息学软件分析目的基因的序列特征、3D结构和与其他昆虫CPR基因的系统进化关系。采用RT-qPCR技术测定CpCPR基因在苹果蠹蛾不同发育阶段(卵、幼虫、蛹和成虫)及幼虫不同组织部位(头部、表皮、脂肪体、中肠和马氏管)的表达水平。【结果】克隆获得的苹果蠹蛾CpCPR基因的ORF为2 052 bp,编码683个氨基酸残基,预测的蛋白质分子量(Mw)为77.326 ku,理论等电点(pI)为5.65。CpCPR包含FMN区域、NADPH区域和FAD等昆虫CPR的典型特征。系统发育分析表明,苹果蠹蛾CpCPR与鳞翅目昆虫CPR基因聚在一枝。RT-qPCR结果表明,CpCPR基因在苹果蠹蛾的整个发育阶段均有表达,在幼虫期表达量最高;CpCPR基因在4龄幼虫的各部位均有表达,在中肠中的表达量最高。【结论】克隆获得了苹果蠹蛾CpCPR基因的ORF序列,该基因在苹果蠹蛾主要取食阶段和消化器官中高表达,表明其可能在苹果蠹蛾对植物次生物质和杀虫剂解毒代谢过程中扮演重要作用。