普通小球藻八氢番茄红素合成酶基因psy的cDNA克隆及生物信息学分析

通过RACE-PCR首次克隆获得了普通小球藻(Chlorella vulgaris)中八氢番茄红素合成酶编码基因psy 的cDNA全长序列.该序列全长1 605 bp,包括1 245 bp开放阅读框,编码415个氨基酸.氨基酸序列对比及系统发生分析表明其与其他物种的PSY蛋白具有同源性,与绿藻聚为一支,与小球藻(Chlorella variabilis)、原壳小球藻(Auxenochlorella protothecoides)和佐夫色绿藻(Chromnochloris zofingiensis的遗传距离最近(分别为0.173、0.188和0.239),并具有较高的相似性(81％ ～ 84％)和一致性(69％ ～ 76％).亚细胞定位预测表明普通小球藻PSY前45个氨基酸残基为叶绿体转运肽,可能引导翻译后的肽链进入叶绿体.保守区块、特征基序分析及三维建模显示,序列中具有多个潜在的蛋白质修饰位点,以及PSY蛋白的保守区块和特征基序,包括两个保守的底物-镁离子结合位点和两个活性位点遮蔽残基,用于结合底物及保护催化反应中间产物;普通小球藻PSY蛋白中还具有一个特异的底物-镁离子结合位点,其活性和功能还未知.总之,研究结果揭示了普通小球藻psy基因的cDNA全长序列及可能的蛋白质序列结构特性,结果可为构建过表达载体,提高类胡萝卜素产量提供相关信息.     

草莓八氢番茄红素合成酶基因的克隆及其表达特性

 【目的】分离和克隆草莓果实八氢番茄红素合成酶基因psy,分析其序列特征,了解其在不同组织部位的表达情况。【方法】采用RT-PCR和RACE技术从草莓果实中克隆草莓类胡萝卜素合成途径中关键基因psy,用生物信息学方法对获得的cDNA序列及推定氨基酸序列进行分析,并用半定量PCR法研究psy基因在不同组织中的表达。【结果】分离到psy基因,GenBank登录号为FJ784889。该cDNA全长1 458 bp,具有1个1 194 bp的完整开放阅读框(ORF),编码398个氨基酸。序列分析表明,psy编码的氨基酸序列与其它植物的PSY蛋白有很高的相似性。系统进化树分析显示,草莓PSY与胡萝卜和玉米的PSY蛋白亲缘关系比较近。原核表达结果表明psy基因在大肠杆菌中获得高效表达。利用半定量RT-PCR技术进行组织表达模式分析发现,psy基因在草莓的花、叶片和果实中均有表达。表达量为花＞红果＞粉红果＞白果＞青果＞老叶＞新叶。【结论】从草莓中克隆到类胡萝卜素生物合成的关键酶基因psy,该基因可能参与调控类胡萝卜素的合成。     

欧李八氢番茄红素合成酶cDNA克隆、序列分析及在大肠杆菌中的功能表达

 【目的】克隆、分析欧李[Cerasus humilis（Bge）Sok]八氢番茄红素合成酶（phytoene synthase,PSY）基因,并利用大肠杆菌异源表达体系验证其功能。【方法】以欧李果实中分离的总RNA为模板,通过RT-PCR扩增到PSY cDNA中间片段,再利用RACE技术获得该基因cDNA全长并分析其序列;然后利用PCR技术获得欧李PSY cDNA编码区全长,将其克隆到原核表达载体pET-28a(+),获得重组质粒pET-ChPSY,转化大肠杆菌BL21（DE3）诱导表达,并利用工程菌株验证融合蛋白6×His-PSY的催化活性。【结果】欧李PSY cDNA全长1 559 bp,最大开放读码框为1 194 bp,可编码398个氨基酸,命名为ChPSY。核酸序列及其推导的氨基酸序列与已知其它植物PSY核酸、氨基酸序列之间的相似性分别在70%和65%以上,并且发现欧李PSY的N末端存在1—55个氨基酸残基组成的转运肽信号序列,在37—58和219—240氨基酸区域包含2个跨膜结构域。SDS-PAGE分析表明,原核表达获得了具有较高表达水平的融合蛋白6×His-PSY,相对分子量约为45.8 kD。通过大肠杆菌异源表达证实ChPSY可编码一个功能蛋白,促进工程菌株中β-胡萝卜素含量增加。【结论】该研究成功地克隆了欧李PSY cDNA全长并在大肠杆菌中功能表达,为进一步研究该酶蛋白特性和欧李果实类胡萝卜素的合成机制奠定了基础。     

刺五加GAPDH 基因全长cDNA 的克隆与生物信息学分析

采用cDNA末端RACE技术,从刺五加叶片中克隆到GAPDH基因cDNA的全长序列,并运用生物信息学方法对该基因的cDNA序列、保守区、氨基酸序列、亲缘关系等特征进行分析,并预测其编码蛋白质的结构和功能.研究结果表明,刺五加GA PGH基因的cDNA全长为1 437 bp,开放阅读框全长为1 023 bp,编码一个具有340个氨基酸残基的蛋白,蛋白分子质量为37.070 ku,理论等电点(pI)为7.71.刺五加GAPDH蛋白不存在跨膜结构域,定位于细胞质中,属于亲水蛋白.     

白羽王鸽卵清蛋白关联蛋白Y基因(OVALY)克隆与生物信息学分析

旨在获得白羽王鸽(Columba livia)卵清蛋白关联蛋白Y基因(OVALY)的cDNA序列,并进行生物信息分析。研究结果显示:OVALY基因cDNA全长为2 068 bp,其中5'非编码区序列180 bp,3'非编码区序列720 bp,开放阅读框1 164 bp,编码的蛋白分子量约44.19 ku,含氨基酸残基388个(GenBank∶KX230792);与NCBI数据库中朱鹮(Nipponianippon)OVALY基因序列同源性最高(81%),与白尾鹰(Haliaeetusalbicilla)和沙鸡(Pteroclesgutturalis)OVALY基因序列的同源性分别为80%和79%。经潜在糖基化位点和磷酸化位点预测分析发现,OVALY蛋白结构中潜在糖基化位点和磷酸化位点分别为4个和22个;经CDD(conserved domain database)数据库分析发现,OVALY蛋白具有丝氨酸蛋白酶抑制剂家族的反应中心区域,属于丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族。     

山溪鲵皮肤β-microseminoprotein样蛋白的分离纯化及其cDNA克隆

从山溪鲵(Batrachuperus pachunii)皮肤匀浆液中经过Sephadex G-50凝胶过滤、AKTA(R)Resource Q阴离子柱和反向高压液相C4柱分离纯化得到相对分子质量为12 000的蛋白.利用其N端氨基酸序列设计引物,从山溪鲵皮肤的cDNA中克隆并筛选到该蛋白的cDNA序列.该cDNA序列的开放阅读框为339 bp,编码113个氨基酸残基组成的蛋白.在BLAST数据库搜寻比对分析表明,该蛋白的氨基酸序列与来自人类及其他哺乳动物β-microseminoprotein蛋白具有约40%的序列同源性.这也是首次在两栖类动物皮肤中确认β-microseminoprotein.初级结构分析表明,该蛋白属于亲水性蛋白;多重序列比较显示,其氨基酸序列中的10个半胱氨酸位点及15个其他氨基酸位点与高等脊椎动物β-microseminoprotein中同种氨基酸有相同的位点.由此推测该蛋白属于β-microseminoprotein家族.     

山溪鲵皮肤β-microseminoprotein样蛋白的分离纯化及其cDNA克隆

从山溪鲵(Batrachuperus pachunii)皮肤匀浆液中经过Sephadex G-50凝胶过滤、AKTA(R)Resource Q阴离子柱和反向高压液相C4柱分离纯化得到相对分子质量为12 000的蛋白.利用其N端氨基酸序列设计引物,从山溪鲵皮肤的cDNA中克隆并筛选到该蛋白的cDNA序列.该cDNA序列的开放阅读框为339 bp,编码113个氨基酸残基组成的蛋白.在BLAST数据库搜寻比对分析表明,该蛋白的氨基酸序列与来自人类及其他哺乳动物β-microseminoprotein蛋白具有约40%的序列同源性.这也是首次在两栖类动物皮肤中确认β-microseminoprotein.初级结构分析表明,该蛋白属于亲水性蛋白;多重序列比较显示,其氨基酸序列中的10个半胱氨酸位点及15个其他氨基酸位点与高等脊椎动物β-microseminoprotein中同种氨基酸有相同的位点.由此推测该蛋白属于β-microseminoprotein家族.     

斜纹夜蛾信息素结合蛋白cDNA片段的克隆及序列分析

利用反转录多聚酶链式反应(RT-PCR)技术从斜纹夜蛾(Spodoptera litura(Fabricius))雄蛾触角扩增得到2个分别为275 bp和281 bp的信息素结合蛋白(PBP)cDNA片段:SlitPBP1和SlitPBP2,其分别由92个氨基酸残基和94个氨基酸残基组成,并且具有5个保守的半胱氨酸位点(全序列应有6个).通过在GenBank中进行序列的同源性比较,表明这2个序列与已知几种夜蛾科昆虫的PBP氨基酸序列具较高的同源性.     

日本文昌鱼ZP蛋白氨基酸序列多样性的初步研究

ZP蛋白家族是一类具有相对保守的ZP结构域的蛋白质,通常在精卵结合过程中起作用。从日本文昌鱼（Branchiostoma japonicum）中发现一种编码927个氨基酸残基的ZP蛋白cDNA。利用SMART预测该ZP蛋白序列含有3个结构域：透明带结构域、跨膜结构域以及低复杂度区域。利用该ZP基因的整个开放阅读框,检测该基因在日本文昌鱼群体中的氨基酸序列多样性。研究结果发现,在9个日本文昌鱼个体中扩增获得序列长度为2 481~2 784 bp,编码826~927个氨基酸。氨基酸序列比对显示,存在55个变异位点,占总氨基酸残基数的5.93%（55/927）,其中有2个个体的氨基酸序列分别存在9个和101个氨基酸残基的缺失,这可能与ZP基因的不同剪切有关。揭示了日本文昌鱼ZP蛋白序列多样性可能与该蛋白的结构与功能多样性具有一定的相关性。     

人参皂苷生物合成相关基因PgRg2BBE克隆及生物信息学分析

克隆与人参皂苷Rg₂合成相关的重要酶基因PgRg₂BBE全长cDNA序列，并利用在线软件对该基因编码的蛋白质进行理化性质、结构域、亚细胞定位和系统进化等分析。结果表明：PgRg₂BBE基因cDNA序列长为1 638 bp，编码545个氨基酸。PgRg₂BBE蛋白分子量为60 967.10 u，等电点为8.88，不稳定性指数为34.04，预测该蛋白为一种稳定的亲水性跨膜蛋白，主要由α-螺旋和无规则卷曲组成。PgRg₂BBE蛋白含有FAD＿binding＿4和BBE功能结构域，定位于叶绿体中，含有24个氨基酸序列信号肽。系统发育树分析发现，其与智利茄的亲缘关系最近，氨基酸序列多重比对发现，RgRg₂BBE中含有4个保守基序，进一步与拟南芥AtBBE家族蛋白进行同源序列比对，发现它们同时具有4个保守基序(RKYGL、MGED、FWAIRGG、FPEI)。     

黄羽扇豆翻译延伸因子2的序列分析

 利用Sanger双脱氧链终止法对黄羽扇豆（Lupinusluteus）翻译延伸因子2（EF2）的全长cDNA克隆进行了序列分析。该cDNA长度为2794bp,其中包括5’末端的80bp非翻译区,3’末端185bp非翻译区和2529bp长编码序列,3’末端为一18bp poly（A）尾。与其它GTP结合蛋白比较其编译的843aa（氨基酸）序列,发现它们具有显著的同源性;黄羽扇豆EF2与甜菜EF2的氨基酸序列90％相同。其差异主要存在于序列的中部;而与肽基tRNA和核糖体作用部位、与GTP结合部位和GTP酶活性有关的部位具有很高的保守性。黄羽扇豆EF2第700个氨基酸残基组氨酸是白喉毒素的ADP-核糖基化部位。     

甘薯茎线虫乙酰胆碱酯酶基因Dd-ace-1全长cDNA的克隆和序列分析

利用反转录聚合酶链式反应,结合快速扩增cDNA末端(RACE)技术,克隆了甘薯茎线虫乙酰胆碱酯酶基因cDNA Dd-ace-1.该cDNA序列5′端存在反式剪接引导序列SL1,全长2196bp,包含1个1908bp的开放阅读框(GenBank登录号EF583059);在推导出的635个氨基酸残基的前体蛋白中,N端的前24个氨基酸残基为信号肽,随后的611个氨基酸残基是成熟的乙酰胆碱酯酶序列,其预测的相对分子质量为70144.12.在一级结构中,形成催化活性中心的3个氨基酸残基(Ser223、Glu360和His483)、胆碱结合位点Trp(106)以及在亚基内形成二硫键的6个半胱氨酸完全保守;在电鳐(Torpedo californica)乙酰胆碱酯酶分子的催化功能域中存在14个保守的芳香族氨基酸残基,其中10个在甘薯茎线虫乙酰胆碱酯酶中完全保守.该酶的氨基酸序列与南方根节线虫(Meloidogyne incognita)、胎生网尾线虫(Dictyocaulus viviparous)和秀丽小杆线虫(Caenorhabditis elegans)ACE-1的同源性为68.6%、67.2%和66.3%.与其他线虫乙酰胆碱酯酶的聚类分析显示,该乙酰胆碱酯酶(Dd-ACE-1)与其他线虫乙酰胆碱酯酶ACE-1同属一个支系.     

君子兰八氢番茄红素合成酶基因的克隆与序列分析

根据GenBank上登陆的黄水仙八氢番茄红素合成酶基因(登录号:X78814.1)设计特异引物,通过PCR扩增从君子兰cDNA中克隆出一个1.4 kb的片段。序列分析表明,这个序列全长1 395 bp,包含一个1 272 bp的开放阅读框,并且编码423个氨基酸。与水仙(DQ984674)、文心兰(FJ859988)和茶花(EF545005)相比,此cDNA序列显示出98%~76%的同源性,并且与水仙、猕猴桃、番茄和柿相比,其氨基酸序列显示出达到了99%~80%的同源性。由此可知,研究所克隆的序列为君子兰的PSY全长基因,该PSY基因已登陆GenBank(登录号:JF499694)。     

甜荞花同源异型基因FeMADS1的克隆和序列结构分析

采用同源克隆方法,并结合RACE技术,从甜荞花芽分离得到1个A类MADS-box基因FeMADS1的cDNA全长,GenBank登录号为KM386627,其cDNA全长1 107bp,包括1个编码234个氨基酸、长为705bp的开放阅读框。序列同源比对和分子系统发生分析表明,其蛋白与拟南芥AGL8(FUL)的相似性最高,属A类MADS-box基因亚家族中的euFUL进化系,含MADS、I、K和C末端4个明显的结构域,并且K结构域包含K1、K2和K3共3个保守的富含疏水氨基酸残基的亚结构域,C末端结构域含FUL型基因2个特有的模体:FUL motif和paleoAP1motfi。     

平邑甜茶金属硫蛋白基因MhMT2的克隆和表达分析

【目的】克隆平邑甜茶金属硫蛋白（metallothionein,MT）基因,探讨该基因对逆境的响应机理,为苹果抗逆分子育种提供依据。【方法】采用电子克隆和RT-PCR技术从平邑甜茶叶片中克隆MhMT2基因,利用生物信息学方法对获得的cDNA序列及推测氨基酸序列进行分析,通过定量PCR技术研究在胁迫条件和激素处理下该基因在叶片中的表达模式。【结果】平邑甜茶MhMT2基因cDNA全长534 bp,具有1个243 bp的完整开放阅读框,编码含80个氨基酸的多肽,其分子量为7.87 kD。同源性比对显示,MhMT2编码的氨基酸序列与其它植物的MT2蛋白有很高的相似性,其中与小金海棠的同源性最高,达到96.4%。MhMT2编码的多肽包含14个Cys残基,其N端富含Cys的结构域具有C-C、C-X-C和C-X-X-C基序,而C端仅有C-X-C基序。聚类分析显示,该基因属于植物MT2基因家族。定量PCR分析表明,MhMT2基因在叶中表达量最高,其次是根,在茎中表达量最低。在ABA、H2O2、机械损伤及NaCl处理下,该基因在叶片中的表达都上调,其中以H2O2最明显。【结论】对MhMT2基因在ABA、H2O2、机械损伤及盐胁迫下的表达模式分析,预示该基因表达水平在植物抗逆反应中起着重要作用。     

玉木耳漆酶基因Aclac的克隆及原核表达

【目的】对玉木耳漆酶基因Aclac进行克隆及原核表达分析,为深入研究漆酶基因在玉木耳子实体发育中的生物学功能提供理论依据。【方法】克隆Aclac基因的cDNA和DNA全长序列,对其进行生物信息学分析,并将目的基因连接至pET-28a质粒上以构建原核表达载体pET28a-Aclac,将其转化大肠杆菌BL21（DE3）中诱导表达。【结果】克隆获得的Aclac基因cDNA序列长度为1734 bp,编码577个氨基酸残基;Aclac基因DNA序列长度为2521 bp,含14个内含子。AcLAC蛋白理论分子量为64.75 kD,理论等电点为5.70,不稳定指数为34.01,无跨膜区域,存在1个信号肽,在4个铜离子结合区高度保守,且含有Cupredoxin超家族蛋白保守功能域。AcLAC蛋白与真菌的漆酶蛋白聚为一支,其中,AcLAC蛋白与木耳属真菌的漆酶蛋白亲缘关系最近。AcLAC融合蛋白在大肠杆菌BL21（DE3）表达宿主中成功表达,分子量为67 kD。【结论】克隆获得的Aclac基因属于Cupredoxin超家族基因,可在原核表达系统中异源表达,推测其与其他真菌漆酶基因在生物学功能上具有一致性,丰富了真菌漆酶资源。