植物固醇合成途径关键基因CPI1的功能进化

固醇是真核生物膜的重要组分,在生长发育中具有重要作用。CPI1(CYCLOPROPYL STEROL ISOMERASE1)基因是植物特有的固醇合成途径基因,其编码产物为环丙基固醇异构酶。目前只有拟南芥(Arabidopsis thaliana)的CPI1基因被克隆并解析。研究发现,从藻类到高等开花植物中均存在单一拷贝的CPI1基因。陆生植物CPI1的基因结构及其所编码的氨基酸序列均高度保守,蛋白质序列相似性范围为48%-90%,但陆生植物CPI1与绿藻CPI1的蛋白序列之间存在显著差异。蛋白质结构预测发现CPI1具有非常相似的拓扑结构,均具有7个跨膜结构域和6个亲水环。组织表达模式分析显示,陆生植物CPI1在不同组织中均表达,是组成型表达基因。为了验证CPI1基因的功能,克隆了二穗短柄草(Brachypodiumdistachyon)BdCPI1基因,并转化拟南芥cpi1-1突变体。结果表明,BdCPI1能完全回补cpi1-1突变体的表型。基于单拷贝基因数目、保守的基因结构和蛋白质拓扑结构及基因表达模式,推测CPI1基因的功能可能在陆生植物中高度保守。