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作为防御系统的一部分,生物(包括植物)产生各种化合物来防御病原物的入侵。这些化合物包括蛋白和肽。鉴别并了解这些化合物及其在防御反应中的作用将可以更好的研究生物抗病的机理。
然而,目前发现这些肽和蛋白及其编码基因的方法非常繁琐,包括蛋白提取、纯化、生物实验和基因克隆等,从而限制了新的编码抗菌肽/蛋白(AMP)的基因发现。
本研究以微孔滤膜为支持介质,以菌体染色为鉴别手段,从cDNA文库中筛选可能编码抗菌肽的基因,克隆基因后进行蛋白质的体外表达,进而开展抗菌活性的鉴定。从水稻根cDNA表达文库的约3×104个克隆出发,初筛得到了300多个候选克隆,进一步经过固体涂板验证、液体抑菌活性测定,确定其中57个为进一步验证的阳性克隆。将这些阳性克隆提取质粒,分别转化到大肠杆菌菌株XL1-Blue、DH5ct、BL21(DE3)pLysS、ER2566中进行抗菌活性鉴定,根据对不同细菌菌株的抗性,可将这些克隆分为四类:第1类是四种菌中染色都为蓝色的克隆;第1I类是三种菌中染色为蓝色的克隆,依此类推。对阳性克隆进行5’端测序,然后进行BlastX分析,结果表明有些序列编码已知的抗菌肽,如脂转移蛋白;有些序列编码抗性相关蛋白,如LEA蛋白;有些序列编码的蛋白与细菌自身蛋白相似,可能对细菌的正常生理功能有干扰作用;此外,我们还筛选获得了一些功能未知的克隆。
为了进一步鉴定这些克隆的功能,我们对部分筛选到的蛋白质编码基因克隆到了高表达载体pET32a、pET28a和pETlla中,主要结果如下:
(1)将脂转移蛋白编码基因亚克隆到表达载体pET32a(+)中,在Ecoli ER2566中实现了表达;
(2)将编码SK3-type dehydfin的基因分别亚克隆到表达载体pETlla和pET28a中,在E.coli BL21(DE3)pLysS中实现了表达,并纯化获得了His-dehydrin融合蛋白;
(3)将编码Group3 LEA蛋白的基因亚克隆到表达载体pETlla中实现了表达。