盐藻淀粉磷酸化酶基因DsSP的克隆和原核表达

来源 :大连海洋大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:cramzhou
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影响生态环境和农业生产的因素有很多,而土壤的盐渍化是其重要因素。同时,由于耕地面积的逐渐减少、淡水资源的不足,人类不得不开发、利用大面积的盐碱地、海岸带和滩涂地带。因此,植物的耐盐机理和耐盐植物的培育已成为研究的热点。杜氏盐藻(Dunaliella salina)简称盐藻,属于绿藻门、真绿藻纲、团藻目、盐藻科、盐藻属,是一种能生长于极端环境下且无细胞壁的单细胞真核绿藻,在0.05mol/L到饱和浓度的盐溶液中都能生存,是最耐盐的真核生物之一,也是研究植物耐盐机制的模式生物。许多学者的研究证明:外界渗透压改变时,盐藻通过甘油代谢及快速的体积变化来应对。但是,其中进一步的基因表达调控机制及信号传导途径并不清楚。受到高盐胁迫时,盐藻通过淀粉降解合成大量甘油来应对外界渗透压的变化;在淀粉磷酸化酶的作用下,淀粉转化为葡萄糖,随后葡萄糖经过一系列途径生成甘油,而在这个过程中淀粉磷酸化酶发挥关键作用。目前,尚未有人从盐藻中克隆出淀粉磷酸化酶基因并揭示其基本性质。因此,盐藻淀粉磷酸酶基因的研究,对于揭示盐藻的耐盐机制具有重要意义。为此,本研究从盐藻中克隆淀粉磷酸酶基因,并对其进行了系统的生物信息学分析和原核表达。主要的实验方法和结论如下:1.采用RT-PCR和RACE的方法从盐藻中克隆出1种淀粉磷酸化酶基因(GenBankaccession No. KF061044)命名为DsSP,全长为3560bp,其中5′UTR为48bp,3′UTR为416bp,开放阅读框为3096bp,编码1031个氨基酸。2.生物信息学分析表明:该蛋白为亲水性蛋白,无信号肽,无跨膜区域,为非跨膜蛋白,且定位于叶绿体;二级结构含有384个α-螺旋、192个β-折叠和455个无规卷曲;在870-882处有一个磷酸吡哆醛结合位点:EASGTSNMKFSMN;含有5个苏氨酸磷酸化位点,10个酪氨酸磷酸化位点,12个丝氨酸磷酸化位点;三维建模清晰显示该功能位点只包括α-螺旋和无规卷曲;进化分析得出,与衣藻和团藻的淀粉磷酸化酶亲缘关系最近。3.将DsSP的开放阅读框克隆到载体pGS-21a上,成功构建了原核表达载体pGS21a-DsSP;将重组载体导入E.coliBL21,IPTG诱导表达,表达形式分析表明融合蛋白在上清和包涵体中均存在;上清蛋白纯化后,获得了纯度较高的可溶性融合蛋白;纯化的上清蛋白采用Bradford法测定,其浓度约为200μg/mL;Western blot显示,融合蛋白能被抗GST单克隆抗体特异性识别,表明PGS21a-DsSP在E.coli.BL21中成功表达。本文从盐藻中成功克隆出一种淀粉磷酸化酶基因DsSP,并对其进行了系统的生物信息学分析,通过原核表达获得纯度较高的可溶性融合蛋白质。这些结果,为进一步研究DsSP在盐藻耐盐机制中的作用奠定了基础。
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