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越南油茶(Camellia vietnamensis T.C.Huang ex Hu)是山茶科山茶属的成员之一,也是中国广泛种植的特色木本油料作物。茶皂素(Tea saponin)是油茶的重要功能成分之一,具有降血脂、消毒抑菌以及抗肿瘤等多种功效。角鲨烯合酶(Squalene synthase,SQS)和鲨烯环氧酶(Squalene epoxidase,SQE)是茶皂素合成途径上的两个关键酶,角鲨烯合酶SQS可促进2分子法尼基焦磷酸(Farnesyl pyrophosphate,FPP)合成角鲨烯,并在鲨烯环氧酶SQE的进一步催化作用下生成2,3-氧化鲨烯,从而经过一系列生化反应后形成茶皂素。本研究对越南油茶样品进行了转录组测序与生物信息学分析,在此基础上设计特异性引物,利用c DNA末端快速扩增技术(Rapid amplification of c DNA end,RACE)和同源克隆的方法,分别克隆得到了1683bp越南油茶Cv SQS基因和1599 bp越南油茶Cv SQE基因,对它们分别进行生物信息学分析,并通过实时荧光定量技术(Real-time Quantitative polymerase chain reaction,q PCR)检测Cv SQS和Cv SQE的在越南油茶不同组织中的表达量变化。将Cv SQS基因连接到载体,转化大肠杆菌后进行原核表达,并结合气相色谱-质谱联用技术(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)对所得蛋白进行酶活实验,鉴定其催化活性。本研究的主要结果如下:(1)对越南油茶样品转录组进行测序后,共获得73274082个reads片段,组装后将All-Unigene分别注释到NR、KOG、KEGG、Swiss-Prot数据库,对每个数据库注释的Unigene数目进行统计,共有47069个Unigenes被四大数据库注释,其中NR共注释46521个Unigenes,对比后发现越南油茶与葡萄、可可树等具有一定的相似性;Swiss-prot共注释33549个Unigenes;KOG共注释28630个Unigenes,根据功能将越南油茶转录组中的Unigene分为25类;KEGG共注释17567个Unigenes,其中以核糖体功能类的基因丰度最高,碳代谢次之。(2)基因克隆:Cv SQS基因c DNA全长为1683bp,包括了1245bp开放阅读框(Open reading frame,ORF),其功能区控制编码414个氨基酸;Cv SQE基因c DNA全长大小为1599 bp,包括了大小为1569 bp的开放阅读框,其功能区控制编码522个氨基酸。(3)序列分析:生物信息学分析显示Cv SQS编码的蛋白分子量大小为47.3 k D,分子式为C3811H6379N1245O1610S232,理论等电点为5.06,具有两个跨膜螺旋结构域;该蛋白为不稳定疏水蛋白,二级结构中α-螺旋所占比例为70.53%,无规则卷曲所占比例为20.77%,β-转角所占比例为3.38%,延伸链所占比例为5.31%;Cv SQS蛋白属于类异戊二烯合酶超家族,且具有典型的角鲨烯合酶保守结构域,系统发育树聚类分析显示,Cv SQS氨基酸序列与植物SQS聚为一支,其中,与普通油茶和茶树的SQS同源性最高。Cv SQE蛋白分子量大小为56.8 k D,分子式为C4774H7981N1569O2017S357,理论等电点为4.98,具有四个跨膜螺旋结构域;该蛋白为不稳定疏水蛋白,二级结构中α-螺旋所占比例为38.51%,无规则卷曲所占比例为39.66%,β-转角所占比例为6.13%,延伸链所占比例为15.71%;Cv SQE蛋白属于cl39108超级家族,且具有典型的鲨烯环氧酶保守结构域,包括FAD结合结构域和底物结合结构域;系统发育树聚类分析显示,Cv SQE氨基酸序列和中华猕猴桃、巴旦木、大豆、洋甘草和红芒柄花等植物聚为一支,其中,与中华猕猴桃的鲨烯环氧酶SQE同源性最高。(4)基因组织特异性表达分析:q RT-PCR显示Cv SQS基因在越南油茶叶片中表达量最高,其次是种子、根、花。Cv SQE基因在叶片中表达量最高,其次是种子、根,在花中表达量较少。(5)原核表达与酶活分析:分别截去Cv SQS C-末端的最后165个氨基酸(两个跨膜螺旋均被截掉)以及C-末端的最后28个氨基酸(仅截掉第二个跨膜螺旋)构建载体进行原核表达,纯化后经SDS-PAGE检测分别获得大小为32k Da的Cv SQS1蛋白和大小为47k Da的Cv SQS2蛋白,利用Western-Blot进行初步鉴定,随后通过酶活反应确认Cv SQS2具有角鲨烯合酶活性,而Cv SQS1则不具有活性。