环境基因组DNA脂肪酶基因克隆与分析

为了建立从环境基因组DNA中直接克隆脂肪酶基因的通用方法,抽提餐馆灶台油污的环境基因组DNA,采用简并PCR等分子技术从中克隆到脂肪酶基因lip42及其对应的全长cDNA.序列分析表明该基因的cDNA编码区序列全长为1692bp,编码1段由19个氨基酸残基组成的信号肽和1段由544个氨基酸残基组成的成熟肽,计算相对分子质量为61541.51,其中含有强碱性氨基酸残基42个,强酸性氨基酸残基56个,等电点pI为5.428,有2个可能的N-糖基化位点.BLAST比对分析表明该序列与已发表的白地霉(Geotrichum geotrichum)脂肪酶基因(U02541)在核苷酸水平的一致性为99%.该基因序列提交GenBank,登录号为DQ313172.将该脂肪酶基因的开放阅读框克隆到毕赤酵母表达载体,转化毕赤酵母GS115,经罗丹明B平板功能筛选得到具脂肪酶活性的重组毕赤酵母菌株[GS115(pAMB768)],验证了直接从环境基因组DNA克隆脂肪酶基因的有效性.图3表1参27     

苏云金芽孢杆菌新基因cry1Ab17的克隆和生物信息学

利用高效克隆PCR产物的专用载体pMD18T,直接从苏云金芽孢杆菌WB9的PCR产物中克隆了cry1Ab17新基因.测序结果表明,该基因(GenBank登录号为AY646166)由3471个碱基组成,其编码的蛋白质含有1156个氨基酸残基,其中亲水性氨基酸占30.8%,疏水性氨基酸占45.2%,酸性氨基酸占12.9%,碱性氨基酸占11.1%.氨基酸序列的同源性分析结果表明,Cry1Ab17蛋白与已报道的Cry1Ab蛋白同源性为95.4%～99.7%,该蛋白的4个氨基酸残基———Pro170、Gly449、Gly796和Gly863与其它已报道Cry1Ab蛋白相应位置的氨基酸残基均不同.在核苷酸序列和氨基酸序列多重比较的基础上,应用PAUP4.0构建了Cry1A蛋白家族的系统发育树.SignalP分析结果显示,Cry1Ab17蛋白中不含信号肽序列.此外,对Cry1Ab17蛋白的二级结构和3个结构域也进行了预测和分析.图4表2参15     

解淀粉芽孢杆菌DC-4豆豉溶栓酶成熟肽编码序列的克隆及表达

利用PCR方法从解淀粉芽孢杆菌DC 4总DNA中扩增出豆豉溶栓酶 (DFE)成熟肽编码区片段 .测序结果表明 :DFE成熟肽编码区长 82 5bp,编码 2 75个氨基酸残基 ,分子量为 2 7.7× 10 3 ,推导的N’ -端氨基酸序列与豆豉溶栓酶N’ -端氨基酸测序结果完全一致 ,说明克隆到的基因确实是豆豉溶栓酶基因 .同源性分析表明 ,DFE成熟肽编码区的核苷酸和氨基酸序列与日本纳豆激酶的同源性分别为 80 .0 %和 86 .5 % ,这提示豆豉溶栓酶可能是一种新型的溶栓酶 .将表达质粒pET Nde转化E .coliBL2 1(DE3)中 ,IPTG可诱导表达大量的DFE融合蛋白 ,占菌体可溶性蛋白的 4 0 % ,主要以包涵体的形式存在 .图 3表 1参 19     

深黄被孢霉苹果酸酶基因的克隆和表达

为了克隆与表达深黄被孢霉(Mortierella isabellina)M6-22苹果酸酶基因,根据深黄被孢霉M6-22转录组测序结果,以其c DNA为模板PCR扩增苹果酸酶基因编码序列,经测序验证分析后将扩增片段连接到表达载体pET-32a(+)中构建重组表达质粒pET32a MIME2并进一步转化入大肠杆菌BL21中进行诱导表达,经镍柱亲和纯化目的蛋白和酶活分析确定其为苹果酸酶.PCR扩增得到全长为1 815 bp的cDNA序列,序列分析表明该序列具有一个编码604个氨基酸的开放阅读框,预测编码蛋白分子量(Mr)为66.4×10~3.预测的氨基酸序列与已报道的苹果酸酶同样具有保守的2个二核苷酸结合结构域和1个二价金属离子结合结构域,因此是一个新的苹果酸酶基因序列,命名为MIME2,Gen Bank序列号为KU097323.将该序列转化大肠杆菌BL21中进行诱导表达,SDS-PAGE电泳检测到1条约67×10~3的蛋白条带表达,经镍柱纯化和酶活分析表明所纯化蛋白能催化苹果酸脱氢生成丙酮酸,同时生成NADPH,具有苹果酸酶的特性,其酶活大小为177.46 U/mg.以上结果证明所克隆的cDNA序列MIME2为1个新的苹果酸酶基因,基因编码蛋白具有苹果酸酶活性,可为深入研究苹果酸酶的结构和功能关系以及进一步应用奠定基础.     

簇毛麦(Dasypyrum villosum)GA20ox基因的分离和鉴定

通过RT-PCR技术克隆了簇毛麦(Dasypyrum villosum)赤霉素生物合成关键酶GA20ox基因的全长序列,命名为DvGA20ox,GenBank登录号为EU142949.该基因全长1 080 bp,推测编码359个氨基酸的蛋白质,具有植物GA20ox基因的典型保守结构域LPWKET和NYYPXCQKP.该基因推导编码蛋白质与小麦、大麦和黑麦草GA20ox蛋白的同源性分别为98%、97%和91%.该序列重组到原核表达载体pET-32a(+)获得的重组子pET-32a(+)-DvGA20ox转化大肠杆菌BL21pLysS后,IPTG诱导表达,SDS-PAGE分析表明,DvGA20ox基因在大肠杆菌中获得了高效表达,融合蛋白相对分子质量为55×103h,与理论值相符.结果为深入研究DvGA20ox蛋白的结构与功能以及该基因与株高发育的关系奠定了基础.图3参19     

甘蓝型油菜半胱氨酸蛋白酶cDNA的克隆及组织特异性表达分析

采用SSH (Suppression subtractive hybridization)和Race-PCR (Rapid-amplification of cDNA ends)技术克隆得到来自甘蓝型油菜(Brassica napus L.)矮化突变体'NDF-1'的一个差异表达基因编码区的全长cDNA序列,命名为Bncp5.该基因全长1 224 bp,含有1 080 bp的完整开放阅读框,编码359个氨基酸.该基因编码区与甘蓝中一个与衰老相关的半胱氨酸蛋白酶基因(登录号AF454960)同源性达97%,氨基酸序列同源性达到100%. Bncp5编码的蛋白相对分子质量为39.5×103,等电点为5.57.对其活性位点的分析表明其具备真核生物半胱氨酸蛋白酶的活性中心,且有很高的功能区段保守性,推测为一跨膜蛋白.相对定量PCR的检测结果表明, Bncp5在野生型和矮化突变体的根、茎、子叶和真叶中都有表达,但是表达量存在显著性差异.在野生型高秆油菜中,根的表达量最低,在真叶的表达量最高;在矮化突变体中,根、茎中的表达明显高于野生型,而在子叶和真叶中的表达量与野生型油菜的表达量基本一致.     

绿僵菌钙传感蛋白基因克隆及其与致病性的关系

通过筛选文库获得绿僵菌钙传感蛋白基因MaNcs1基因全长cDNA序列,并对其在致病过程中的作用进行了分析.结果显示,MaNcs1基因cDNA全长792 bp,开放阅读框为573 bp,编码190个氨基酸;采用RNA干扰技术下调该基因的表达后,对东亚飞蝗的生测实验表明,绿僵菌毒力显著下降,说明该基因与绿僵菌的致病性有关,为以后深入研究该基因的致病机制奠定了基础.     

麻疯树胚乳类F-盒蛋白基因的克隆和载体构建

通过随机测序从本实验室构建的麻疯树胚乳cDNA文库中获得了一条与多种植物、动物F-盒家族(F-box)序列相似的EST序列,并进一步克隆得到含有完整编码框的cDNA全长和基因组序列(Jc-Fbl1).Jc-Fbl1cDNA全长1672bp,开放阅读框为1224bp,编码的蛋白质含有407个氨基酸残基.Jc-Fbl1推导的氨基酸序列与拟南芥、水稻中的同源F-box蛋白相似性分别为52%和75%;与人、斑马鱼、线虫等动物的F-box蛋白的相似性达到48%~56%.应用Pfam Search寻找功能结构域,发现其除了含有F-盒家族类结构域外,还有富含亮氨酸重复单位(leucine-rich repeats,LRRs).比对Jc-Fbl1的基因组序列和cDNA序列,发现Jc-Fbl1有两个长度分别为331bp和893bp的外显子和一个长362bp的插入序列,符合内含子的GT-AG法则,认为是Jc-Fbl1的内含子.水稻、拟南芥基因组中的同源序列也出现了这种两个外显子、一个内含子的结构,且内含子位置较为保守.为了进一步研究麻疯树F-box蛋白的功能,构建了同时含有Jc-Fbl1完整开放阅读框序列和绿色荧光蛋白标签的真核表达载体pBI121-Jc-Fbl1-GFP,并经酶切鉴定构建成功.     

粘红酵母△12-脂肪酸脱氢酶基因的克隆和表达

Δ12-脂肪酸脱氢酶一般特异性催化在油酸的Δ12位引入双键转变成亚油酸.为了从粘红酵母YM25079中克隆全长Δ12-脂肪酸脱氢酶基因序列,参考已知的Δ12-脂肪酸脱氢酶基因序列设计基因特异性引物,通过PCR扩增获得到全长为1 353 bp的c DNA序列,序列分析结果表明该序列具有一个编码450个氨基酸的完整开放阅读框,所编码蛋白质的大小为50.9×103.与报道的Δ12-脂肪酸脱氢酶一样,推测的氨基酸序列具有膜整合脂肪酸脱氢酶特异性的3个组氨酸保守区,表明该序列为一个新的编码Δ12-脂肪酸脱氢酶的基因.为了验证其功能,把开放阅读框序列亚克隆到表达载体p YES3/CT,构建重组表达载体p YRGD12,并转化到酿酒酵母的缺陷型菌株INVScl进行表达.脂肪酸气相色谱(GC)分析表明,该序列所编码的蛋白质具有Δ12-脂肪酸脱氢酶活性,能将油酸转化为亚油酸,亚油酸的含量占酵母总脂肪酸的4.31%.以上结果表明,PCR所获得序列是新的Δ12-脂肪酸脱氢酶基因.     

粘红酵母(Rhodotorula glutinis CIBAS A 1401)苯丙氨酸解氨酶cDNA核心序列的克隆与分析

L苯丙氨酸因其在工业、医药上的重要作用而日益受到人们的重视.苯丙氨酸解氨酶(PAL)生物转化肉桂酸生产L苯丙氨酸成了该领域研究与开发的热点.本文利用简并寡核苷酸PCR法结合cDNA末端快速扩增PCR法,从粘红酵母中克隆了苯丙氨酸解氨酶cDNA核心序列,为克隆其cDNA全长序列及体外表达其活性蛋白奠定了基础.图5参22     

大豆栽培种和野生种豆类胰岛素的基因分析

以栽培大豆和野生大豆的基因组ＤＮＡ为材料,利用ＰＣＲ技术扩增并克隆了豆类胰岛素基因,分析了两者的ＤＮＡ序列．结果表明,测定的ＤＮＡ序列分别为８４１ｂｐ和９０３ｂｐ,有４个核苷酸差异;在信号肽编码区域内各存在一个内含子,大小分别为３６８和３７０个核苷酸;在ＯＲＦ范围内,与前人报导的ｃＤＮＡ序列分别有１个和２个位点的核苷酸差异,从而导致相应位点的氨基酸发生变化．Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交表明,栽培大豆和野生大豆的豆类胰岛素基因分别以单拷贝和多拷贝形式存在于基因组中     

近江牡蛎等7种养殖鱼虾贝类参照基因β-肌动蛋白cDNA序列的克隆与比较分析

为进一步研究水产养殖动物功能基因的表达调控,采用RT-PCR及RACE法,分离、克隆了近江牡蛎(Crassostrea ariakensis)肝脏β-肌动蛋白基因cDNA全序列.结果表明,近江牡蛎β-肌动蛋白基因cDNA全长1343bp,其中5′、3′非翻译区(UTR)分别长68bp、144bp,开放阅读框(ORF)为1131bp,编码376个氨基酸.实验同时成功获得了中华圆田螺(Cipangopaludina cahayensis)、日本沼虾(Macrobrachium nipponensis)、斑鳢(Channa maculata)、胡子鲶(Clarias fuscus)、鳙鱼(Aristichthys nobilis)、鲮鱼(Cirrhinus molitorella)6种重要淡水养殖动物肝脏β-肌动蛋白基因cDNA的核心序列及氨基酸序列.所获基因与其它动物类群的β-肌动蛋白基因氨基酸同源性高达96%以上,表明软体类、节肢类、鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类等不同类群动物β-肌动蛋白基因在生物进化过程中高度保守.系统发育分析显示软体类、节肢类、鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类脊椎动物β-肌动蛋白分类与传统的分类基本一致.     

Cloning and expression analysis of ScBAK1 gene and its alternative spliceosome in sugarcane北大核心CSCD

Alternative splicing (AS) is an important part of regulation of eukaryotic gene expression. BAK1 (Brassinosteroid insensitive1-associated receptor kinase 1) is a specific type of plant serine/threonine protein kinases, and can regulate growth and development and natural immunization. To reveal the responses of sugarcane BAK1 gene to the adverse environment, a ScBAK1 gene and its alternative spliceosome, termed ScBAK1 (GenBank accession number: KP032226) and ScBAK1 S1 (GenBank accession number: KP032227), were cloned from leaf cDNA of Yacheng 05-179 utilizing the methods of electronic cloning and RT-PCR. The open reading frame (ORF) length of ScBAK1/ScBAK1 S1 gene was 1 860bp/1 770bp, encoding 619/589 amino acids residues. The predicted molecular weight of the protein was 69.28 kDa/ 65.76 kDa. Both proteins were located in plasma membrane, estimated as acid, hydrophikic and secretive proteins. Random coil and alpha helix gave priority to extended strand in their secondary structure without beta turn. The most important protein function was cell envelope, secondly biosynthesis of amino acids and cofactors. Real-time quantitative PCR analysis revealed that the expression of sugarcane ScBAK1 S1 gene exhibited the reduced expression trend under smut fungus stress and various abiotic exogenous stresses, including SA, CuCl2, PEG, ABA, NaCl and JA, while the expression of ScBAK1 gene was induced by SA, CuCl2, PEG, NaCl and smut fungus stresses. The phenomenon showed that the absent sequences or amounts of ScBAK1 S1 gene plays a key role in the response of ScBAK1 to the stress of sugarcane smut fungus, osmotic stress and cell growth. The differential expression of ScBAK1 and ScBAK1 S1 lays a foundation for further research on the function of ScBAK1 gene under biotic and abiotic stress.     

真鲷去毒相关基因cDNA序列的克隆与肝脏组成型表达分析

赤潮发生时产生的一些海洋生物毒素对人类和海洋动物的安全形成潜在的威胁甚至导致死亡.为从分子水平探讨鱼类中海洋藻毒素的去毒分子机理,采用RT-PCR法克隆了真鲷(Pagrus major)肝脏芳香烃受体核转位蛋白(ARNT)和I时相异生素代谢酶细胞色素P4501A(CYP1A)基因cDNA核心序列,同时,应用半定量RT-PCR方法,以β-肌动蛋白作为外参照,在其指数期增长的范围内研究了芳香烃受体(AHR)、ARNT、CYP1A、II时相异生素代谢酶alpha型谷胱甘肽S-转移酶(GSTA1、GSTA2)、rho型谷胱甘肽S-转移酶(GSTR)、热休克蛋白70(HSP70)基因组成型表达水平.结果发现,真鲷ARNT、CYP1A基因cDNA核心序列片段分别长438bp和908bp,分别编码146和302个氨基酸.序列同源性分析发现,真鲷与门齿鲷(Stenotomus chrysops)、石首鱼(Micropogon undulatus)ARNT基因氨基酸序列同源性高达97.2%、95.2%,与斑马鱼(Brachydanio rerio)、人、大鼠、小鼠ARNT同源性较低(77.2%～79.3%).真鲷与门齿鲷、金头鲷(Sparus auratus)、欧洲川鲽(Rhombus maximus)、欧洲海鲈(Dicentrachus labrax)CYP1A基因氨基酸序列同源性较高,为84.8%～94.0%,与斑马鱼、人、小鼠CYP1A同源性较低,为59.6%～77.8%.真鲷肝脏AHR、ARNT、CYP1A、GSTA1、GSTA2、GSTR和HSP70基因组成型表达水平分别为(25.32±6.56)%、(26.22±4.24)%、(146.5±16.06)%、(55.42±3.75)%、(48.82±10.89)%、(79.47±3.13)%、(107.42±14.34)%.     

热休克、Poly I:C上调草鱼GRP78基因表达

葡萄糖调节蛋白78(GRP78)是细胞内一种应急蛋白,它通过对细胞内、外胁迫因子产生强烈的应答而调节内质网稳态.草鱼(Ctenopharyngodon idellus)GRP78克隆于草鱼肝肾cDNA文库,全长2 490 bp.其中,5'非编码区为155 bp,含有7个热休克元件,3'非编码区为373 bp,最大开放阅读框为1 962 bp,编码653个氨基酸.序列分析表明,草鱼GRP78的N端包含3个HSP70家族的签名序列,C末端为内质网蛋白滞留信号KDEL,草鱼GRP78与人及其它动物的同源性很高.适应性进化分析也显示GRP78非常保守,受到强烈的功能约束,说明该蛋白质在进化中非常重要.RT-PCR分析表明,相对于本底水平,34℃热激和Poly I:c诱导后,草鱼GRP78在肝、肾等组织巾的表达明显上调.图4表1参16