【摘 要】
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芦丁是苦荞(Fagopyrum tataricum)中一种重要的次生代谢物,具有抗高血糖、抗高血压、抗氧化的性质,被广泛应用于临床治疗。芦丁降解酶是特异性催化芦丁水解形成槲皮素的一类酶。对于芦丁降解酶的研究主要集中对天然芦丁降解酶的提取和酶学性质分析等方面,而对于其基因的克隆未有相关报道。本研究以芦丁降解酶的N端序列、二级质谱分析为基础,结合已报道的苦荞花的转录组数据SRR063703(GeneB
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(项目号:31171606);
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芦丁是苦荞(Fagopyrum tataricum)中一种重要的次生代谢物,具有抗高血糖、抗高血压、抗氧化的性质,被广泛应用于临床治疗。芦丁降解酶是特异性催化芦丁水解形成槲皮素的一类酶。对于芦丁降解酶的研究主要集中对天然芦丁降解酶的提取和酶学性质分析等方面,而对于其基因的克隆未有相关报道。本研究以芦丁降解酶的N端序列、二级质谱分析为基础,结合已报道的苦荞花的转录组数据SRR063703(GeneBank登录号SRX025322)为基础进行了以下工作:(1)从苦荞种子中纯化天然芦丁降解酶进行Edman测序,获得成熟芦丁降解酶N端的15个氨基酸残基;对纯化的芦丁降解酶样品进行MALDI-TOF二级质谱分析,de novo解析获得15条内肽序列。使用这16条肽段序列和转录组数据(SRR063703)进行序列比对和生物信息学分析,预测出芦丁降解酶的部分EST序列,使用EST序列设计引物扩增芦丁降解酶基因片段。(2)使用不同的引物对芦丁降解酶基因片段进行PCR扩增并测序分析,各个片段的序列经过拼接最终得到成熟芦丁降解酶的编码区序列为1431 bp。blastn比对未检索到相似的序列,表明其为从未报道的新序列。blastp分析显示其与蓼蓝(Polygonum tinctorium)的β-葡萄糖苷酶(登录号为BAA78708.1)相似度为62%,证明芦丁降解酶可能属于β-葡萄糖苷酶家族,这与芦丁降解酶的催化特性高度一致。二级结构预测分析表明其含有40.67%的无规卷曲。(3)将芦丁降解酶成熟蛋白编码区克隆到pET-28a(+)载体上进行His-tag融合表达,结果表明芦丁降解酶主要以包涵体的形式表达,包涵体复性后检测不到酶活性,这可能与原核表达的重组蛋白缺少糖链修饰而天然芦丁降解酶存在糖基化修饰有关。Western blot检测显示重组芦丁降解酶能够和天然的芦丁降解酶的多克隆抗体特异性结合,说明克隆的基因为芦丁降解酶的基因。综上所述,研究首次成功克隆了芦丁降解酶的基因,并对其进行了原核表达和Western blot鉴定。研究方法对于部分一级结构信息已知而无数据库同源信息蛋白的基因克隆有指导价值。芦丁降解酶基因的克隆为揭示苦荞芦丁降解酶的生物学功能以及深入研究苦荞的次生代谢奠定了基础,同时为芦丁降解酶的真核重组表达和非水酶学应用提供了基础信息。
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