黄花蒿1r脱氧rdr木酮糖r5r磷酸还原异构酶基因的生物 - 江苏农业科学.pdf

— ４２— 江苏农业科学　２０１６年第４４卷第９期 王步勇，马　玲．黄花蒿１－脱氧－Ｄ－木酮糖－５－磷酸还原异构酶基因的生物信息学分析［Ｊ］．江苏农业科学，２０１６，４４（９）：４２－４７． ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０１６．０９．０１２ 黄花蒿 １－脱氧－Ｄ－木酮糖 －５－磷酸 还原异构酶基因的生物信息学分析 王步勇，马　玲 （东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨 １５００４０） 　　摘要：以黄花蒿（ＡｒｔｅｍｉｓｉａａｎｎｕａＬ．）１－脱氧－Ｄ－木酮糖－５－磷酸还原异构酶基因（ＤＸＲ）为研究对象，利用美 国国家生物技术信息中心（ＮＣＢＩ）网站及生物信息学软件对碱基分布、氨基酸组成、亲疏水性及编码蛋白结构进行预 测，用ＣｌｕｓｔａｌＷ进行多序列比对，用ＭＧＥＡ构建系统发育树，用ＳＴＲＩＮＧ进行蛋白互作网络分析，研究黄花蒿ＤＸＲ基 因特征并预测分析ＤＸＲ蛋白结构与功能。结果表明：黄花蒿ＤＸＲ基因ｍＲＮＡ序列长度为 １４１９ｂｐ，编码蛋白包含 ４７２个氨基酸，等电点为６．１５；ＤＸＲ蛋白为疏水性蛋白，无信号肽，无跨膜结构域。多序列比对及系统发育树分析表 明，黄花蒿ＤＸＲ蛋白与杭白菊ＤＸＲ（ＢＡＥ７９５４８．１）的相似度最高，为９８％，且处于同一分支，亲缘关系较近。蛋白结构 分析显示，－螺旋、无规则卷曲是黄花蒿ＤＸＲ蛋白的主要结构元件。互作网络分析显示，黄花蒿ＤＸＲ在２－甲基－ α Ｄ－赤藓糖醇－４－磷酸（２－Ｃ－ｍｅｔｈｙｌ－Ｄ－ｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ－４－ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ＭＥＰ）代谢途径中，可与ＣＭＳ、ＤＸＳ、ＨＤＳ等多个 蛋白发生互作。黄花蒿ＤＸＲ基因在进化过程中相对保守，获得的保守区序列信息为其他物种ＤＸＲ基因的克隆奠定 了基础，深入研究该蛋白酶的结构和功能特征，也为今后提高青蒿素的生物合成量提供理论支持。 　　关键词：黄花蒿；ＤＸＲ基因；生物信息学；同源序列；多重序列比对；蛋白结构；蛋白互作网络；青蒿素；生物合成量 　　中图分类号：Ｓ１８８；Ｒ２８２．５　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００２－１３０２（２０１６）０９－００４２－０５ 　　黄花蒿（ＡｒｔｅｍｉｓｉａａｎｎｕａＬ．）为菊科蒿属的一年生草本植 １－脱氧－Ｄ－木酮糖－５－磷酸还原异构酶（ＤＸＲ）催化 １－ 物，生态适应性非常广，在我国各地均有分布，已入药２０００ 脱氧－Ｄ－葡萄糖 －５－磷酸（ＤＸＰ）产生异构并还原生产 多年，具有清热解毒的功效，为我国传统中草药之一。其主要 ＭＥＰ，是ＭＥＰ代谢途径中最重要的限速反应，也是细胞质体 ［１１］ 有效成分青蒿素在抗疟，治中暑、荨麻疹和灭蚊等方面具有重 内类异戊二烯化合物代谢中的重要调控稳点 。ＤＸＲ在植 ［１－２］ 要功效，是目前世界卫生组织推荐治疗疟疾的首选药物 。 物类异戊二烯生物合成过程中发挥了重要作用。Ｍａｈｍｏｕｄ ［３］ 中国青蒿素产量占世界总产量的７０％左右 ，由于野生资源 等发现，薄荷过量表达 ＤＸＲ，可促进叶片中薄荷油等单萜的 ［１２］ 的黄花蒿中青蒿素含量较低（０．０１％ ～０．８％），致使青蒿素 合成，使薄荷精油量提高５０％ 。Ｃａｒｒｅｔｅｒｏ－Ｐａｕｌｅｔ等发现， ［４］ ［５］ 价格较高，很难满足医药需求 。近年来，利用环己烯酮 、 在过量表达ＤＸＲ的转基因拟南芥中，叶绿素、类胡萝 卜素水 ［６－７］