外显子拼接法克隆紫杉烷2α-羟基化酶基因与生物信息学分析

紫杉烷2α-羟基化酶是形成紫杉醇核心骨架的羟基化反应关键酶之一,以taxusin作为底物进行氧化生成2α,7β-dihydroxytaxusin.利用蔓地亚红豆杉的总DNA为模板,采用PCR技术克隆出紫杉烷2α-羟基化酶的DNA序列,利用在线比对和生物学软件分析其内含子,采用外显子拼接法克隆出紫杉烷2α-羟基化酶基因的cDNA序列.测序结果表明该基因含有1个1 488 bp的开放阅读框,编码495个氨基酸的多肽;同源性比较分析结果表明,其碱基序列及氨基酸序列与已经报道的加拿大红豆杉的紫杉烷2α-羟基化酶基因的一致性为分别为98%和89%.利用SWISS-PROT、DNAMAN等生物信息学工具对其列进行了序列分析,为利用代谢工程的方法生产紫杉醇或其前体物质提供了分子基础.     

南方红豆杉紫杉烷13α-羟化酶基因的克隆及序列分析

目的:紫杉烷13α-羟化酶是紫杉醇下游合成途径关键酶之一,负责催化紫杉二烯-5α-醇的C13侧链发生羟基化反应生成紫杉二烯-5α、13α-二醇.该研究从南方红豆杉中克隆出紫杉烷13α-羟化酶基因并对其序列进行生物信息学分析.方法:利用南方红豆杉的总DNA和总RNA为模板,采用PCR和RT-PCR技术克隆出紫杉烷13α-羟化酶基因的DNA序列和cDNA序列,利用swiss-prot、DNAMAN等生物信息学工具对其核酸序列和蛋白序列进行分析.结果:测序结果显示其cDNA序列长度为1 651bp,含有一个1 458bp的开放阅读框,同源性比较分析结果表明,其氨基酸序列与已经报道的蔓地亚红豆杉的紫杉烷13α-羟化酶氨基酸序列的一致性为96%.结论:成功克隆出南方红豆杉紫杉烷13α-羟化酶基因,为利用合成生物学工程技术生产紫杉醇或其前体物质提供了分子基础.     

紫杉醇酰化酶多基因家族成员克隆时的引物设计与PCR参数优化

紫杉醇酰化酶多基因家族是催化红豆杉紫杉醇合成过程中的各酰化酶基因的总和。该基因家族的不同成员之间具有很高的保守性,本实验以该基因家族中的紫杉烷2α-O-苯甲酰转运酶（TBT）基因克隆为例,从引物设计与PCR参数优化角度,总结了针对类似高保守性多基因家族的基因克隆的经验,表明分别在保守性极高部位设计第一次扩增引物及在保守性极低部位设计巢式引物,并采用touchdown PCR程序及高效能的Zaq DNA聚合酶是成功的关键。     

蔓地亚红豆杉3′-N-去苯甲酰-2-脱氧紫杉醇苯甲酰转移酶基因的克隆与序列分析

3′-N-去苯甲酰-2-脱氧紫杉醇苯甲酰转移酶(DBTNBT)是催化紫杉醇生物合成最后一步反应所需要的酶,负责将带有不完全侧链的紫杉醇前体催化形成紫杉醇。利用蔓地亚红豆杉的总DNA和总RNA为模板,采用PCR和RT-PCR技术克隆出DBTNBT基因的DNA序列和cDNA序列,测序结果显示长度分别为1465bp和1362bp,编码438个氨基酸的多肽。同源性比较分析结果表明,其碱基序列与已经报道的蔓地亚红豆杉的DBTNBT基因的一致性为99%,其氨基酸序列与已经报道的蔓地亚红豆杉的DBTNBT氨基酸序列的一致性为96%。DNA序列和cDNA序列比对发现该基因含有1个内含子。利用SWISS-PROT、DNAMAN等生物信息学工具对其蛋白序列进行了分析,为利用基因工程的方法生产紫杉醇或其前体物质提供了分子基础。     

紫杉醇生物合成相关酶基因的克隆与表达

以牛儿基牛儿基二磷酸为前体的紫杉醇生物合成大约有20步酶促反应,其反应过程已基本阐明,近一半的相关酶基因已得到克隆与表达。综述了编码参与紫杉醇生物合成的紫杉二烯合酶、紫杉二烯5α羟化酶、紫杉烷10β羟化酶、紫杉烷13α羟化酶、紫杉二烯5α醇O乙酰基转移酶、紫杉烷2α苯甲酰转移酶、去乙酰基巴卡亭Ⅲ10βO乙酰转移酶、3氨基3苯基丙酰转移酶和3N去苯甲酰2脱氧紫杉醇苯甲酰转移酶等9个酶基因的克隆和表达方面的研究情况,并指出随着紫杉醇生物合成的分子生物学研究的不断深入,利用分子生物技术大规模生产紫杉醇将为期不远 。     

红豆杉低温半致死温度和低温胁迫下紫杉烷含量

通过测定低温胁迫下红豆杉电阻抗参数和紫杉烷含量变化,确定适合红豆杉低温半致死温度测定的电阻抗参数,探讨低温对红豆杉紫杉烷生物合成的影响,为扩大红豆杉引种范围及利用低温条件提高红豆杉中紫杉醇含量奠定了理论基础。以云南红豆杉、南方红豆杉(山西长治)、中国红豆杉、曼地亚红豆杉和东北红豆杉为材料,分别采用电导率法和电阻抗法测定上述树种低温半致死温度,并利用LC-MS法测定低温胁迫下红豆杉叶片中紫杉烷含量和脱落酸(abscisic acid, ABA)含量。结果表明,5种红豆杉中,中国红豆杉、南方红豆杉(山西长治)、东北红豆杉和曼地亚红豆杉均能耐受-14.668--9.106℃低温;云南红豆杉能耐受-8.802--3.521℃低温,高于其他4种红豆杉。电阻抗τ_m参数与电导法测定的5种红豆杉一年生枝低温半致死温度显著相关,相关系数为0.912。低温胁迫下,红豆杉一年生叶片中紫杉醇含量高于当年生叶片。随着处理温度的下降,云南红豆杉和东北红豆杉一年生叶片中紫杉醇含量显著增加,中国红豆杉当年生叶片中巴卡亭Ⅲ含量和10-去乙酰基紫杉醇含量显著增加。此外,红豆杉叶片中ABA含量随温度的...     

从南方红豆杉中筛选和鉴定25株产紫杉烷的内生真菌

为从南方红豆杉(Taxus chinensis var.mairei)中分离产紫杉烷的内生真菌,从其幼茎、树皮和叶片中分离纯化了491株内生真菌,经筛选获得25株内生真菌具有产紫杉烷的能力,其中,4株可产紫杉醇、巴卡亭Ⅲ和10-去乙酰巴卡亭Ⅲ,8株能产紫杉醇和巴卡亭Ⅲ,1株能产紫杉醇和10-去乙酰巴卡亭Ⅲ,1株能产巴卡亭Ⅲ和10-去乙酰巴卡亭Ⅲ,6株仅产紫杉醇,5株仅产巴卡亭Ⅲ。根据内生真菌的来源,幼茎中有11株产紫杉烷的内生真菌,叶片中有9株,而树皮中仅有5株。这些菌株的紫杉醇、巴卡亭和10-去乙酰巴卡亭Ⅲ产量分别为0.64~9.87、0.48~3.42和0.20~1.00μg L~(–1)。因此,南方红豆杉中具有紫杉烷类代谢途径的内生真菌来源广,数量多,是研究真菌中紫杉烷类化合物代谢途径的良好材料,也为紫杉烷类抗癌药生产提供了潜在的真菌种源。     

利用云南红豆杉悬浮细胞生产紫杉醇和紫杉烷类化合物

云南红豆杉(Taxus yunnanensis Cheng et L. K. Fu)的一株紫杉醇高产细胞系经过8年多的继代培养,仍保持较稳定的紫杉烷类化合物的生物合成能力.从此株紫杉醇高产细胞系的悬浮培养物中分离到8个紫杉烷类化合物,经核磁共振光谱和质谱数据分析,它们的化学结构分别是2,5,10-三乙酰氧基-14-丙酰氧基紫杉二烯(1)、 2,5,10-三乙酰氧基-14-(2′-甲基丙酰氧基)紫杉二烯(2)、 2,5,10,14-四乙酰氧基紫杉二烯(3)、 2,5,10-三乙酰氧基-14-(2′-甲基-3′-羟基丁酰氧基)紫杉二烯及其差向异构体(4和5)、巴卡亭Ⅳ(6)、巴卡亭Ⅲ (7)和紫杉醇(8).化合物3、 5-7为首次从云南红豆杉细胞培养物中分离到.定性分析表明,云南红豆杉细胞悬浮培养液中的化学成分与培养细胞中的相似.另外,此株紫杉醇高产细胞系的紫杉醇含量可高达0.3%,可用来进行大规模培养.     

中国红豆杉中一个新的紫杉烷二萜

从中国红豆杉(Taxus chinensis)枝叶中分离得到4个紫杉烷二萜,通过波谱分析分别确定为：1β-羟基-2α,7β-二去乙酰基巴卡亭I(1),1β-羟基巴卡亭I(2),2α,5α,7β,9α,10β,13α-六乙酰氧基紫杉-4(20),11-二烯(3)和2-去乙酰氧基-5-去肉桂酰taxinine J(4)其中化合物1为新化合物。     

氧化水解法提高红豆杉浸膏中紫杉醇产率的研究

以曼地亚红豆杉枝叶醇提物为材料,先经反相层析粗分离,再用氧化水解法处理含糖基紫杉烷洗脱部位,正交试验优化反应条件。结果表明,利用高碘酸钠或铋酸钠对木糖甙组分的选择性氧化,控制pH值为3左右,30℃下反应36 h,紫杉醇的表观回收率达到163%,另一个类似物10-去乙酰紫杉醇达到142%,混合组分中半合成前体巴卡亭III的含量并未因此处理而明显损失。     

利用云南红豆杉悬浮细胞生产紫杉醇和紫杉烷类化合物(英文)

云南红豆杉 (TaxusyunnanensisChengetL .K .Fu)的一株紫杉醇高产细胞系经过 8年多的继代培养 ,仍保持较稳定的紫杉烷类化合物的生物合成能力。从此株紫杉醇高产细胞系的悬浮培养物中分离到 8个紫杉烷类化合物 ,经核磁共振光谱和质谱数据分析 ,它们的化学结构分别是 2 ,5 ,10_三乙酰氧基_14_丙酰氧基紫杉二烯 (1)、2 ,5 ,10_三乙酰氧基_14_(2′_甲基丙酰氧基 )紫杉二烯 (2 )、2 ,5 ,10 ,14_四乙酰氧基紫杉二烯 (3)、2 ,5 ,10_三乙酰氧基_14_(2′_甲基_3′_羟基丁酰氧基 )紫杉二烯及其差向异构体 (4和 5 )、巴卡亭Ⅳ (6 )、巴卡亭Ⅲ (7)和紫杉醇 (8)。化合物 3、5 - 7为首次从云南红豆杉细胞培养物中分离到。定性分析表明 ,云南红豆杉细胞悬浮培养液中的化学成分与培养细胞中的相似。另外 ,此株紫杉醇高产细胞系的紫杉醇含量可高达 0 .3% ,可用来进行大规模培养     

利用RNAi抑制曼地亚红豆杉细胞紫杉烷14β-羟基化酶基因的表达

目的：利用RNA干扰技术抑制紫杉烷14β-羟基化酶(简称14OH)基因的表达。方法：以曼地亚红豆杉(Taxus×media)为材料,通过农杆菌介导的双元载体转化系统将针对14OH基因构建的RNA干扰载体导入该植物细胞中。应用PCR-Southern技术对转基因细胞进行了鉴定。另外,利用RT-PCR技术检测14OH基因mRNA表达水平,并采用HPLC技术对转基因细胞系中三种C-14氧取代的紫杉烷成分进行测定。结果：Southern检测证实转基因实验获得成功,RT-PCR结果表明转基因细胞系中14OH基因mRNA表达水平与对照组相比显著下降,HPLC分析显示C-14氧取代的紫杉烷含量也有明显降低。结论：该RNA干扰技术有效地抑制了曼地亚红豆杉细胞内14OH基因的表达,有望为提高紫杉醇的生物合成产量提供一条新途径。     

紫杉醇合成关键酶BAPT基因的克隆及原核表达

目的:克隆曼地亚红豆杉紫杉醇生物合成途径中的关键酶3-氨基-3-苯基丙酰转移酶(3-amino-3-phenylpropanoyltrans-ferase,BAPT)基因,并在大肠杆菌中表达.方法:首先提取曼地亚红豆杉细胞的总RNA,反转录获得其sscDNA,并以其为模板扩增BAPT酶的基因,然后将其与原核表达载体pET32a(+)连接,构建重组质粒pET32a(+)-BAPT,并将重组质粒转入E.coli BL21宿主中诱导表达.结果:扩增获得1338 bp的BAPT基因序列,成功构建了原核表达质粒pET32a(+)-BAPT,并在E.coli BL21中实现高效表达.结论:BAPT基因表达产物的分子量约为51 kDa,与预期大小一致.该研究为进一步分析曼地亚红豆杉BAPT酶的酶学特性奠定了基础.     

南方红豆杉枝叶中6种紫杉烷类化合物含量季节变化

紫杉醇(taxol)是主要来源于红豆杉属植物的一种天然抗肿瘤药物,紫杉烷(taxane)是紫杉醇的代谢前体或支路代谢产物,同样具有开发成为抗肿瘤新药的潜质。本文采用高效液相色谱法研究了紫杉醇(Taxol)、10-去乙酰巴卡亭Ⅲ(10-DAB)、7-木-10-去乙酰紫杉醇(7-xyl-10-DAT)、10-去乙酰紫杉醇(10-DAT)、三尖杉宁碱(CE)和7-表-10-去乙酰紫杉醇(7-epi-10-DAT)6种紫杉烷类化合物在南方红豆杉枝叶中含量的季节变化,结果显示Taxol和10-DAT在8、9月份含量最低,10-DAB和7-xyl-10-DAT在8、9月份含量相对最高,Taxol含量季节变化和10-DAB呈负相关,与CE呈显著正相关。7-xyl-10-DAT含量季节变化和10-DAB、10-DAT分别呈正相关。本文为研究南方红豆杉中紫杉醇及相关紫杉烷的代谢、积累规律提供了依据,不但有助于阐明紫杉醇的生物合成的关键步骤及调控的生理机制,而且对红豆杉资源的深度开发具有指导意义。     

细菌肥料Agr、PfPt和Mic对曼地亚红豆杉幼苗生长和次生代谢物含量的影响

运用单因素随机区组设计,在田间栽培条件下,对曼地亚红豆杉(Taxus media Rehder)1年生幼苗施用3种细菌肥料﹝放射性土壤杆菌肥料(Agr)、荧光假单胞菌肥料(PfPt)和微球菌肥料(Mic),浓度为2×107 CFU·mL-1,施肥2次﹞,对翌年生长期幼苗株高和冠幅的增长量变化以及枝叶中4种次生代谢物﹝紫杉醇、三尖杉宁碱、10-去乙酰紫杉醇和10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-DAB Ⅲ)﹞含量进行比较分析。结果表明：施用Agr、Mic和PfPt后的翌年11月份,曼地亚红豆杉幼苗株高和冠幅的增长量均大于CK(不施肥,对照)组,其中,施用PfPt后幼苗株高增长量最大,且显著高于CK组(P<0.05);施用Mic后幼苗的冠幅增长量最大,但与CK组间无显著差异(P>0.05)。施用Agr、Mic和PfPt后枝叶中紫杉醇、三尖杉宁碱和10-DABⅢ含量均显著高于CK组,其中,施用Mic后紫杉醇含量最高,施用PfPt后三尖杉宁碱和10-DAB Ⅲ含量最高,且总体上显著高于其他处理组;施用Mic后10-去乙酰紫杉醇含量最高,且显著高于CK组及其他处理组,而施用Agr和PfPt后10-去乙酰紫杉醇含量与CK组无显著差异。研究结果显示：施用Agr、Mic和PfPt均对曼地亚红豆杉幼苗生长以及枝叶中次生代谢物积累有一定的促进作用,但不同细菌肥料的促进效应存在差异,因此,在曼地亚红豆杉的栽培过程中应根据不同需求选择适宜的细菌肥料。     

红纹黄单胞菌a-氨基酸酯水解酶的克隆、序列分析及热稳定性提高

【目的】克隆红纹黄单胞菌α-氨基酸酯水解酶基因全序列,对序列进行生物信息学分析,并提高酶的热稳定性。【方法】利用多聚酶链式反应(PCR)克隆α-氨基酸酯水解酶基因全序列;应用生物信息学软件对获得的基因序列及编码的蛋白序列进行分析;通过同源建模,预测红纹黄单胞菌α-氨基酸酯水解酶的三维结构;通过定点突变替换氨基酸序列中高度柔性的位点,提高该酶的热稳定性。【结果】从红纹黄单胞菌(Xanthomonas rubrillineans)中扩增得到α-氨基酸酯水解酶基因aeh(GenBank登录号JF744990),核苷酸序列长度1 917 bp,编码638个氨基酸。序列比对和同源性分析显示,该酶与白纹黄单胞菌Xanthomonas albilineans str.GPE PC73的肽酶及地毯草黄单胞菌Xanthomonas axono-podis pv. citri str. 306的戊二酰-7-氨基头孢烷酸酰化酶氨基酸序列相似性最高,分别为91%和83%,系统进化分析表明,该酶与白纹黄单胞菌Xanthomonas albilineans str. GPEPC73的肽酶亲缘性最高。基于预测的三维模型,对高度柔性的位点进行饱和突变,从282株突变体中筛选得到3株T50较野生型高5°C以上的突变体。【结论】对红纹黄单胞菌AEH的氨基酸序列分析有助于探索同源蛋白的进化过程。对高度柔性位点进行饱和突变的策略可以用于提高热稳定性。     

联合调控对中国红豆杉细胞关键酶基因表达的影响

红豆杉悬浮培养细胞可以持续提供抗癌药物紫杉醇及一些紫杉烷类。在中国红豆杉悬浮培养细胞中,云南紫杉烷C(Tc)是主要的紫杉烷。为了更理性地调控紫杉醇或有用紫杉烷的生产,有必要深入了解其生物合成过程。采用实时定量PCR(Real-time Quantitative PCR,即RQPCR)技术考察经调控后紫杉醇及紫杉烷代谢中关键酶基因—TASY,T5αH,TDAT,T10βH,TαH,T14βH表达水平的变化。在细胞培养的第7天和12天,分别以100μmol/L2,3-二羟丙基茉莉酸(DHPJA)诱导,同时在细胞培养第7天进行20g/L蔗糖饲喂、100g/LXAD-7HP的原位吸附。该联合调控处理使得细胞培养第30天时,Tc产量高达1517±37mg/L,是对照处理的11.1倍,是DHPJA重复诱导联合蔗糖饲喂处理的1.7倍。RQ-PCR结果显示:DHPJA的加入可使6个基因表达水平显著提高,但在12小时后快速下降,需补充DHPJA以再次提高基因表达水平。吸附剂同时引入会延缓基因表达水平的提高速度,但却能维持基因表达处于一个较高的水平,表现为在细胞培养中后期,基因表达水平将显著高于无吸附剂的调控体系。与13α-羟化相对应的TαH基因有所不同,吸附剂的存在更显著地抑制其表达,但仍有维持表达的功能。     

曼地亚红豆杉植株中GGPP合成酶的克隆与分析

从 5年生曼地亚红豆杉 (Taxusmedia)的当年生新鲜枝叶中提取分离出mRNA ,然后根据已知植物的牛儿基牛儿基焦磷酸合成酶基因 (GGPPS基因 )DNA序列保守区设计特异简并引物。RT PCR获得了一条大小约 60 0bp的扩增谱带 ,回收该特异谱带并进行TA克隆 ,蓝白斑筛选 ,得到若干阳性克隆。经过质粒大小比较和PCR验证后 ,进行序列测定和同源性比较。发现该序列属于GGPP合成酶的片断 ,与Taxuscanadensis (AAD 1 60 1 8 1 )和Abiesgrandis (AAL1 761 4 2 )的GGPP合成酶相应区段的氨基酸序列一致性为 98%和 86%。蛋白质序列分析发现该序列含有一个特征的异戊二烯合成酶保守的结构域。进化树分析表明 ,曼地亚红豆杉GGPPS在进化上位于植物类 ,靠近古细菌类。曼地亚红豆杉GGPPS基因的克隆为研究红豆杉生产紫杉醇的分子机理和转基因植株的构建奠定了良好的基础。     

马特链霉菌7-木糖紫杉烷糖基水解酶初步研究

酶法转化7-木糖紫杉烷(7-XDT)为10-脱乙酰基紫杉醇(10-DAT)是目前合成紫杉醇的最主要途径.本研究分离到一株具有产生7-木糖紫杉烷(7-XDT)糖基水解酶能力的马特链霉菌(Streptomyces matensi YUCM 410051),通过酶的最适反应温度、硫酸铵分级沉淀、最适反应pH和酶的有机试剂耐受等研究,发现最适反应温度为25～30℃,硫酸铵分级沉淀酶活在20％～70％的盐浓度时活性最高;粗酶液最适反应pH在6.0～7.5,酶的甲醇耐受浓度和DMSO耐受浓度均为10％.深入研究该酶对开发具有水解7-木糖紫杉烷(7-XDT)中木糖基的酶资源和提高红豆杉中的紫杉烷类化合物的利用率具有重要价值.     

假单胞菌sp.130 GL-7-ACA酰化酶的核苷酸和蛋白质序列分析

对来源于假单胞菌sp.130的戊二酰-7-氨基头孢烷酸（GL－7－ACA）酰化酶结构基因的全序列及所编码蛋白质的α,β亚基的N末端和C末端的氨基酸序列进行了测定。将蛋白质序列与其他同类的GL－7－ACA酰化酶进行了同源性比较,结果显示该酶与来源于假单胞菌GK16和C427的酰化酶的序列有较高同源性,而与其它同类酰化酶的同源性较低。这些酶的α亚基N－末端差别较大,但是β－亚基的N－末端有较高的保守性。