阳春砂转录因子AvMYC4b的克隆及原核表达

目的阳春砂是中药砂仁的主要来源植物,其转录组中已筛选出预测与萜类合成相关的候选转录因子unigene,对其进行克隆、序列分析和原核表达,以进一步认识阳春砂药效物质萜类合成的调控元件。方法根据阳春砂转录组数据中预测为AvMYC4b的Unigene0074125序列设计特异引物,提取阳春砂叶片RNA并反转录成c DNA,以此为模板经PCR扩增得到AvMYC4b的核心片段,再通过RACE技术获得全长c DNA,然后进行编码区全长的GATEWAY TOPO克隆。通过LR反应构建原核表达载体,转化大肠杆菌Rosetta(DE3)细胞,以异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)和阿拉伯糖在16℃下培养诱导融合蛋白表达,收集菌体,经过裂解、超声、纯化,用SDS-PAGE检测蛋白表达结果。结果克隆获得的AvMYC4b全长有2 579 bp,包含195 bp的5’UTR,1 995 bp的ORF和389 bp的3’UTR,编码664个氨基酸,预测蛋白相对分子质量为72 211。经过生物信息学分析,AvMYC4b氨基酸序列与其他植物的MYC相似,含有转录因子MYC家族的保守结构域,预测可定位于细胞核中。成功构建重组表达载体p DEST17-AvMYC4b并转化Rosetta(DE3)细胞,经诱导表达得到AvMYC4b融合蛋白,SDS-PAGE结果显示蛋白相对分子质量约80 000,与预测相符。结论从阳春砂中克隆得到b HLH家族转录因子AvMYC4b,并建立了AvMYC4b原核表达系统,为该转录因子的生物功能研究奠定了基础。     

青天葵F-box 基因的克隆及其与ASK1 蛋白互作分析

目的从濒危药用植物青天葵（Nervilia fordii）中克隆F-box 基因,为寻找解决青天葵资源紧缺的方法提 供依据。方法从青天葵转录组中筛选得到2 个F-box 基因的核心片段,以RACE 技术获得基因的全长并克 隆其编码区;通过荧光定量PCR（qRT-PCR）进行组织表达模式分析;利用酵母双杂交实验验证F-box 蛋白的 F-box 区域与拟南芥ASK1 蛋白的互作情况。结果从青天葵中克隆到F-box 基因NfFBL3 和NfFBL4,它们的 开放阅读框（open reading frames,ORF）分别长1 974、1 833 bp,分别编码657、611 个氨基酸。二者均包含 F-box 保守功能结构域,C 端具有多个重复亮氨酸序列（Leucine rich repeats,LRRs）;NfFBL3 和NfFBL4 蛋白 均为不稳定的疏水蛋白,定位于细胞核,无信号肽及切割位点。系统进化分析表明,NfFBL3 和NfFBL4 分别 与F-box/LRR-repeat protein 3 蛋白、F-box/LRR-repeat protein 4 蛋白聚在一起。二者均在青天葵的块茎中表达 量较高。酵母双杂交实验中NfFBL3 的F-box 区域能与拟南芥ASK1 蛋白互作,而NfFBL4 不与ASK1 蛋白互 作。结论该研究从青天葵中克隆得到2 个F-box 基因,其中NfFBL3 编码的蛋白可与拟南芥ASK1 蛋白发生 互作,为进一步研究青天葵中Skp1-Cullin-F-box（SCF）复合体的功能提供科学依据。     

阳春砂单萜合酶基因AvTPS1载体构建和原核表达

目的构建AvTPS1的原核表达载体并进行蛋白表达,为该基因在原核表达系统中的功能鉴定奠定基础。方法用In-Fusion方法构建AvTPS1截掉转运肽的表达载体;用Gateway方法构建AvTPS1包含完整阅读框的表达载体;两种表达载体分别转化至大肠杆菌BL21(DE3)和BL21DE3plys中进行诱导表达,用变性聚丙烯酰氨凝胶电泳(SDS-PAGE)以及Western杂交检测蛋白的表达情况。结果构建了原核表达载体pET-32a(+)-(-tp)AvTPS1和pDEST17-AvTPS1;这两个表达载体在大肠杆菌BL21(DE3)和BL21DE3plys中均没有表达出明显的相应蛋白,但是这两个载体在大肠杆菌BL21(DE3)中大量表达后,用Western杂交检测有蛋白存在。结论成功构建了阳春砂单萜合酶基因AvTPS1的表达载体和工程菌。     

白木香AsMAPK3基因的原核表达及其在洋葱表皮瞬时表达体系中的定位研究

目的构建国产沉香基原植物白木香AsMAPK3基因的原核表达载体,诱导重组蛋白正确表达,并研究AsMAPK3的亚细胞定位情况,为抗体制备准备材料,为筛选其互作蛋白及进一步研究其功能奠定基础。方法通过PCR方法克隆AsMAPK3基因的部分编码序列,构建重组原核表达载体pET-28a-AsMAPK3,并诱导蛋白表达。克隆AsMAPK3基因全长编码区,构建绿色荧光蛋白(GFP)瞬时表达载体pAN580-AsMAPK3,通过基因枪法转化洋葱表皮,荧光显微镜观察GFP的发光情况。结果含有重组表达载体的大肠杆菌BL21(DE3)在37℃经0.5 mmol/L异丙基硫代β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导4 h后,可获得相对分子质量约为39 000的融合蛋白,该融合蛋白在上清和包涵体中均有表达。瞬时转化洋葱表皮的GFP荧光观察发现,AsMAPK3主要在细胞核和质膜表达。结论成功实现了AsMAPK3的体外表达和纯化,明确了AsMAPK3的亚细胞定位,为后续开展其功能研究奠定了基础。     

滇龙胆1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因GrDXR的克隆、序列分析与原核表达

目的从滇龙胆Gentiana rigescens幼叶中克隆萜类合成关键酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因GrDXR,进行序列分析和原核表达。方法根据滇龙胆转录组中GrDXR基因序列,设计引物,通过RT-PCR扩增得到GrDXR开放阅读框(ORF)序列,并进行TA克隆、测序和序列分析;构建原核表达载体pGEX-4T-1-GrDXR,转入大肠杆菌Rosetta(DE3)中,在IPTG诱导下进行表达。结果 GrDXR ORF全长1 425 bp,编码474个氨基酸。序列分析表明,GrDXR基因是DXR家族成员;蛋白质序列系统发育分析表明,GrDXR与萝芙木RvDXR、橡胶树HbDXR和长春花CrDXR亲缘关系较近。构建pGEX-4T-1-GrDXR重组质粒,获得稳定的原核表达体系。SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。结论克隆了GrDXR基因,建立其稳定的原核表达体系,为进一步纯化GrDXR蛋白,研究其结构和功能奠定基础。     

独行菜La F3H基因克隆、序列分析及原核表达

目的为了研究独行菜黄酮类化合物生物合成途径的关键基因,从独行菜中克隆了黄烷酮-3-羟化酶(flavanone-3-hydroxylase,F3H)基因,命名为LaF3H,并进行序列分析、原核表达和纯化。方法根据独行菜转录组数据中LaF3H基因序列设计特异性引物,克隆LaF3H基因的cDNA序列,构建pET-32a-LaF3H原核表达载体并在大肠杆菌中诱导表达LaF3H重组蛋白。结果 LaF3H基因开放阅读框(ORF)长1080bp,编码359个氨基酸,其蛋白质相对分子质量为40 320。序列分析结果表明LaF3H具有F3H蛋白的5个保守基序,系统进化分析结果显示LaF3H蛋白与拟南芥等十字花科植物F3H蛋白同源性较高。通过构建原核表达载体pET-32a-LaF3H,在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中成功表达LaF3H重组蛋白,利用Ni2+亲和色谱得到了纯化的LaF3H重组蛋白。结论克隆了LaF3H基因,获得LaF3H纯化蛋白,为下一步制备LaF3H蛋白抗体、酶学活性检测,研究LaF3H基因在独行菜黄酮类化合物生物合成途径中的功能奠定基础。     

滇重楼可溶性无机焦磷酸酶基因的克隆及原核表达研究

目的为了研究可溶性无机焦磷酸酶(soluble inorganic pyrophosphatase,s PPase)基因在滇重楼生长发育中的功能,对滇重楼的s PPase基因进行了克隆、序列分析和原核表达研究。方法根据滇重楼c DNA文库中筛选到的s PPase的EST序列,克隆了滇重楼可溶性无机焦磷酸酶基因Pps PPase的c DNA全长序列;运用生物信息学的方法对该序列进行相似性比较和同源性分析,预测编码蛋白,并对其进行各种理化性质分析;将Pps PPase插入到原核表达载体p EASY-E1上,并导入到大肠杆菌BL21(DE3)细胞中进行诱导表达。结果滇重楼中Pps PPase的开放阅读框ORF为621bp,编码206个氨基酸,与高粱中s PPase的氨基酸序列相似性最高为94%;Pps PPase编码的蛋白相对分子质量是23.4k Da,理论等电点p I为5.6,特异识别区域即位于98-104位之间即DNDPMDV。成功构建了原核表达载体p EASY-E1-Pps PPase,并导入到大肠杆菌BL21(DE3)细胞中,经SDS-PAGE分析表明Pps PPase在大肠杆菌中能够表达,当IPTG诱导2h时表达量较高。结论首次从滇重楼中克隆得到可溶性无机焦磷酸酶基因Pps PPase,为滇重楼生长发育分子机制的研究提供参考。     

地黄RgGGPPS2基因克隆、生物信息学分析及表达分析

目的为了研究地黄萜类化合物生物合成途径的功能基因,从地黄中克隆了一条新的地黄GGPPS基因(RgGGPPS2),进行生物信息学分析,原核表达、纯化以及基因表达模式分析。方法根据地黄转录组数据中RgGGPPS2基因的序列信息,设计特异性引物,克隆了RgGGPPS2基因的开放阅读框(ORF)序列,构建pET32a-RgGGPPS2原核表达载体,用IPTG在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达RgGGPPS2重组蛋白,荧光定量PCR检测RgGGPPS2基因的组织特异性表达。结果 RgGGPPS2基因的ORF为867 bp,编码289个氨基酸。生物信息学分析结果发现RgGGPPS2蛋白含有2个富含天冬氨酸的基序FARM(first aspartate-rich motif)和SARM(second aspartate-rich motif),RgGGPPS2与芝麻、长春花等双子叶植物中GGPPS蛋白的同源性较高。通过构建pET-32a-RgGGPPS2原核表达载体在大肠杆菌中成功表达RgGGPPS2重组蛋白,利用Ni2+亲和色谱得到了纯化的RgGGPPS2重组蛋白。荧光定量PCR结果显示RgGGPPS2基因在根中表达量最高,其次是叶,茎中最低。结论克隆了RgGGPPS2基因,获得了纯化的RgGGPPS2重组蛋白,为研究RgGGPPS2基因在地黄萜类化合物生物合成途径中的功能奠定了基础。     

枸骨法尼基焦磷酸合酶IcFPS2基因克隆与原核表达分析

目的 克隆枸骨Ilex cornuta三萜皂苷生物合成途径中关键酶法尼基焦磷酸合酶（farnesyl diphosphate synthase,FPS）基因,对其进行组织特异性表达分析,构建原核表达载体并进行重组蛋白诱导表达,探究其参与调控三萜皂苷生物合成的功能。方法 结合枸骨转录组数据设计特异性引物,采用PCR技术从枸骨叶中扩增得到了IcFPS2基因的c DNA序列,对其进行生物信息学分析;通过实时荧光定量进一步分析其组织表达特异性,构建原核表达载体pET32a-IcFPS2,并转化至大肠杆菌E. coli BL21(DE3)pLysS感受态细胞,经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）诱导重组蛋白的表达。结果 IcFPS2基因长1259 bp,开放阅读框为1050 bp,编码350个氨基酸,其蛋白质相对分子质量和等电点分别为40 200、5.54。氨基酸序列比对分析表明枸骨与栀子、杜仲、甘草、绞股蓝、竹节参的FPS氨基酸序列具有较高的同源性。系统进化树分析显示,IcFPS2蛋白与西洋参、人参、竹节参FPS蛋白聚为一支,表明枸骨FPS蛋白可能与双子叶植物五加科FPS蛋白在功能上较为...     

丹参二萜合酶基因CPS4的原核表达体系优化及活性蛋白纯化

目的:优化丹参柯巴基焦磷酸合酶基因家族新基因CPS4的原核表达体系并对重组蛋白进行纯化。方法:对2种原核表达菌株进行比较。对诱导条件,包括异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导浓度、诱导时宿主菌的密度(A600)和诱导时间进行正交试验。利用HisTrap HP蛋白纯化柱对重组蛋白进行纯化。结果:Escherichia coli Tuner(DE3)表达菌株能诱导产生更多的可溶重组蛋白。最佳诱导表达条件为诱导时宿主菌的A600值0.7,IPTG浓度0.2 mmol·L-1,诱导表达时间10 h。HisTrap HP蛋白纯化柱纯化时梯度洗脱能得到纯度高的重组蛋白。结论:利用此优化体系可得到足量用于后续研究的重组蛋白,为其他二萜类合酶基因的原核表达提供参考。     

欧洲花楸糖基转移酶基因的全长克隆与表达分析

目的:研究欧洲花楸植保素糖基化修饰的相关基因,从欧洲花楸悬浮细胞中克隆糖基转移酶(glycosyltransferase,GT)基因,进行序列分析和原核表达。方法:基于欧洲花楸转录组数据设计特异性引物,克隆得到2条Sa UGTs基因的c DNA序列,构建HIS-MBP-pET28a-SaUGTs原核表达载体,诱导表达Sa UGTs重组蛋白。结果:克隆得到2条糖基转移酶基因Sa UGT1和Sa UGT2序列,完整开放阅读框为1 458 bp和1 431 bp,分别编码485和476个氨基酸,相对分子质量为54. 27 k Da和53. 49 k Da,理论等电点为5. 50和5. 63。生物信息学分析显示,无信号肽,含有糖基转移酶家族保守结构域(PSPG)。系统进化结果显示Sa UGT1和Sa UGT2蛋白与拟南芥UGT85家族亲缘关系较近。实时荧光定量PCR检测显示,欧洲花楸悬浮细胞经酵母提取物(YE)诱导后,Sa UGT1和Sa UGT2的相对表达量明显上调,分别在24 h和12 h达到最大值。通过IPTG诱导,在大肠埃希菌中成功表达Sa UGT1和Sa UGT2重组蛋白,并得到了纯化的重组蛋白。结论:该研究首次在欧洲花楸中克隆得到糖基转移酶基因,并成功构建了原核表达载体,为进一步研究该类基因的功能奠定了基础。     

芍药Actin基因在大肠杆菌中的高效表达

目的构建芍药Paeonia lactiflora Actin(Pl Actin)基因原核表达载体,优化Pl Actin基因在大肠杆菌中的高效表达体系。方法基于Pl Actin基因c DNA序列及原核表达载体p ET-32a(+)多克隆位点序列,设计一对5’末端分别插入Bam H I和Hind III酶切位点的特异性PCR引物,基于RT-PCR技术亚克隆Pl Actin基因;用Bam H I和Hind III双酶切重组质粒p MD18-T-Pl Actin和原核表达载体p ET-32a(+),胶回收纯化目的基因和空载体,连接、转化后应用菌落PCR、质粒PCR和双酶切鉴定出重组子p ET-32a(+)-Pl Actin,转化BL21(DE3)菌株获得基因表达工程菌;分别设置诱导剂异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)浓度梯度、诱导的菌体起始密度梯度及表达时间梯度,诱导Pl Actin基因在大肠杆菌中表达,SDS-PAGE电泳、考马斯亮蓝R250染色后制备干胶并比较重组Actin蛋白的表达量。结果亚克隆测序结果表明Pl Actin与目的序列完全一致,且其编码区序列(CDS)上下游成功插入了Bam H I和Hind III酶切位点;成功构建了芍药原核表达载体p ET-32a(+)-Pl Actin;诱导剂IPTG的最佳浓度为0.1 mmol/L,诱导的菌体起始密度(A600)为0.4~0.6,最佳表达时间为4 h。结论构建了Pl Actin基因原核表达载体p ET-32a(+)-Pl Actin,建立了Pl Actin基因在大肠杆菌中的高效表达体系。     

独行菜磷酸甲羟戊酸激酶LaPMK基因克隆、生物信息学分析及原核表达

目的从独行菜Lepidium apetalum中克隆萜类合成途径关键酶磷酸甲羟戊酸激酶(phosphomevalonate kinase,PMK)基因,进行序列分析和原核表达。方法根据独行菜转录组数据中La PMK基因序列设计特异性引物,克隆得到La PMK基因的开放阅读框(open reading frame,ORF),构建p ET32a-La PMK原核表达载体,在大肠杆菌BL21(DE3)中用IPTG诱导表达La PMK融合蛋白。结果 La PMK基因ORF全长为1 518 bp(Genbank注册号KT004541),编码505个氨基酸。生物信息学分析结果显示La PMK蛋白没有跨膜区,不含信号肽,位于细胞质中,含有GHMP激酶家族特异的N末端和C末端的保守结构域。系统进化树结果显示La PMK蛋白与芜菁的PMK蛋白具有92%的序列相似性,亲缘关系较近。构建p ET32a-La PMK原核表达载体,在大肠杆菌中成功表达La PMK融合蛋白。结论克隆了La PMK基因,建立其稳定的原核表达体系,为La PMK蛋白纯化、抗体的制备,进一步研究La PMK基因在独行菜萜类合成途径中的作用奠定了基础。     

冬凌草IrCYP71基因的克隆和功能

目的:克隆冬凌草二萜类化合物生物合成途径下游关键酶基因Ir CYP71,进行序列特征分析,对此基因编码的蛋白进行原核表达分析以及亚细胞定位,并对蛋白在宿主细胞表达的条件进行了优化。方法:根据转录组测序所得的Ir CYP71基因片段,克隆出全长c DNA序列;构建p ET28a(+)-Ir CYP71重组质粒,转化到Rosetta感受态细胞,小量表达和大量表达蛋白并鉴定,进行包涵体蛋白的纯化与复性,再对复性蛋白纯化鉴定分析。基于gateway克隆技术构建出PCR8/GW/TOPO-Ir CYP71载体之后与改造Pearleygate104载体重组,之后与农杆菌GV3101重组,转入烟草中瞬时表达,从而进行蛋白亚细胞定位。结果:克隆得到的Ir CYP71基因全长c DNA为1 593 bp,编码530个氨基酸,并在Gen Bank注册(登录号MG800628)。经大肠埃希菌表达系统表达的重组蛋白相对分子质量正确,在62 k Da左右,纯化后的重组蛋白总量有1 mg,蛋白纯度为85%。此蛋白亚细胞定位在细胞核。结论:对冬凌草Ir CYP71基因进行了初步验证,并对基因表达的蛋白进行原核表达和亚细胞定位,使该基因在冬凌草二萜成分的生物合成过程中的作用得到了进一步的阐述。     

黄花蒿MCS基因的克隆及其序列分析与原核表达

目的 从黄花蒿中克隆MEP途径关键酶2C-甲基-D-赤藓糖醇-2,4-环焦磷酸合成酶(MCS)基因,进行序列特征分析、原核表达以及组织表达的研究.方法 根据黄花蒿MCS (AaMCS)基因EST序列,克隆MCS cDNA及基因组序列.将MCS编码区与表达载体pET-21a(+)重组,构建pET-21a (+)-MCS的原核表达载体并转入大肠杆菌BL21 (DE3),IPTG诱导获得MCS融合蛋白.半定量RT-PCR检测MCS的组织表达情况.结果 AaMCS cDNA全长994 bp,包含681 bp的开放阅读框,编码226个氨基酸,基因全长2 540 bp,包含3个外显子和2个内含子.构建pET-21a (+)-MCS重组质粒,获得稳定的pET-21a (+)-MCS原核表达体系.AaMCS在根、茎、叶、花中均有表达,其中花中表达量较高,根和茎中表达量低.结论 克隆了AaMCS基因,建立pET-2 1a (+)-MCS稳定的原核表达体系,为研究AaMCS蛋白的活性及其功能奠定了基础.     

竹节参鲨烯环氧酶基因的克隆及生物信息学分析

目的 克隆竹节参Panax japonicus鲨烯环氧酶基因（squalene epoxidase,PjSE）的全长cDNA序列,进行生物信息学分析和原核表达。方法 设计特异性引物,从竹节参中克隆得到PjSE序列;以PjSE基因序列作为输入数据,利用多序列同源比对等生物信息学分析工具进行序列分析;构建重组原核表达载体pCold-PjSE,转化至大肠杆菌BL21(DE3)中进行蛋白诱导表达;采用实时荧光定量PCR技术分析该基因在竹节参不同组织中的相对表达量。结果 PjSE基因开放阅读框长度为1884 bp,编码627个氨基酸,PjSE蛋白相对分子质量为68 639.49,初步预测其具有跨膜结构域,可能定位在叶绿体上;聚丙烯凝胶电泳结果显示诱导表达蛋白的相对分子质量大小与预期结果一致;该基因在竹节参叶中表达量最高,须根次之,根中表达量最低。结论 PjSE基因的克隆、生信分析及原核表达研究,不仅有助于丰富竹节参中该类功能蛋白的种类和数量,完善竹节参皂苷类成分的生物合成途径,也为后期开展竹节参皂苷的异源合成提供了可供选择的关键基因元件。