细极链格孢菌蛋白激发子PeaT2的基因克隆及互作蛋白的研究

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蛋白激发子是一类能激发植物防御反应基因表达与过敏性反应的特殊信号蛋白活性物质。本论文以细极链格孢菌(Alternaria tenuissima)的cDNA入门文库和实验室自制的蛋白激发子抗体为材料,构建了细极链格孢菌的cDNA表达文库;免疫筛选表达文库,获得了9个阳性克隆子;选择其中一个克隆构建了该基因的毕赤酵母表达系统,获得了具有激发子功能的分泌表达蛋白;利用酵母双杂交技术,筛选番茄cDNA文库,获得了该基因编码蛋白的互作蛋白并分析了可能的互作蛋白的功能。主要研究结果如下:1、构建了细极链格孢菌的cDNA表达文库。利用Gateway技术,在重组酶的作用下把细极链格孢菌的cDNA入门文库转换为表达cDNA文库;以大肠杆菌BL21(DE3)为宿主菌,利用IPTG诱导含cDNA表达文库质粒的外源基因的蛋白表达;2、用激活蛋白抗体,免疫筛选表达文库克隆,获得了9个阳性克隆子。对阳性克隆进行测序,并在GenBank中进行Blast检索,发现其中五个克隆和数据库中的基因有同源性,而其它四个克隆没有同源性;这五个基因中,一个与甲酸脱氢酶蛋白(NAD-dependent formate dehydrogenase AciA/Fdh)具有89%的同源性;另外一个与D-木酮糖/D-果糖磷酸解酮酶(D-xylulose 5-phosphate/D-fructose 6-phosphate phosphoketolase)具有73%的同源性;还有三个阳性克隆序列相同,并与编码Prohibitin的基因同源性达76%;序列分析发现,这三个相同的阳性克隆的DNA片段中含有完整的开放阅读框架,将该基因命名为peaT2(Protein Elicitor from Alternaria tenuissima 2),进行了GenBank登录(GenBank登录号为EF212880)。3、构建了peaT2基因毕赤酵母表达载体,获得了具有生物活性的分泌表达蛋白。用PCR法从细极链格孢菌DNA中扩增获得peaT2基因的编码序列并亚克隆到毕赤酵母表达系统的表达载体pPIC9K上,得到重组质粒pPIC9K/peaT2。重组质粒经SacⅠ线性化后用电穿孔法导入到毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115中,采用MD、G418-YPD平板和PCR法筛选Mut~+表型,获得了分泌表达的重组毕赤酵母菌株。随机挑取一重组菌株作为表达菌,用甲醇诱导PeaT2蛋白表达,SDS-PAGE及Western blot检测结果均表明,peaT2基因在毕赤酵母中成功地分泌表达。生物测定表明,表达蛋白PeaT2能明显促进小麦的生长,具有蛋白激发子功能。4、利用酵母双杂交技术,筛选番茄cDNA文库获得了PeaT2蛋白的互作蛋白。构建以peaT2基因为“诱饵蛋白”的重组载体,验证没有自激活作用后,利用顺序转化法把番茄文库转化入含peaT2基因重组载体的EGY48[p8op-lacZ]酵母感受态中,挑取显蓝色的克隆子;提取AD质粒,并进行AD与“诱饵”载体的一对一再次验证;最后获得了5个阳性克隆子。5、对这些阳性克隆进行序列测定和比对分析表明,在5个阳性克隆子中,一个是番茄的铁氧还原蛋白(ferredoxin-Ⅰ);一个与拟南芥的ATP酶(AVA-P2、ATPase)具有99%的同源性,一个是未知功能的基因;一个与马铃薯的40S核糖体蛋白(40S ribosomal protein)具有99%的同源性,一个与烟草的RNA结合蛋白(RNA-binding protein)具有92%的同源性。推测PeaT2蛋白可能在植物的叶片上有受体位点。6、进行了peaT2基因的原核表达,为噬菌体展示系统研究提供了实验材料。为了深入研究peaT2基因的功能结构域,选用原核表达系统中的pET-28a(+)为表达载体,并把重组载体转化入表达宿主菌BL21(DE3),通过IPTG诱导外源基因的表达;PeaT2蛋白获得了表达,并利用AKTA系统的亲和柱HiTtap Chelating(Amersham)纯化PEAT2蛋白。纯化的PeaT2蛋白为噬菌体展示系统提供了实验材料。以上实验结果将对以后细极链格孢菌的peaT2基因的功能解释提供了试验数据,并为该基因的分子生物学研究奠定了基础。
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