白桦CYP450的5个家族基因在三萜合成中的功能研究
发布时间：2020-12-30 13:09
白桦（Betula Platyphylla Suk）的树皮中含有三帖类化合物白桦脂醇、白桦脂酸、齐墩果酸等,具有抗肿瘤、抗炎、抗HIV、抗疟疾等药物活性。纯天然白桦次生代谢产物含量低,化学合成成本高,制约其在生产实践中的应用。细胞色素P450单加氧酶（cytochrome P450 monooxygenase,CYP450）是参与植物代谢的最大酶家族,催化三萜骨架形成具有各种功能的官能团,如羟基、羰基和羧基等,在三萜骨架结构多样化及功能化修饰中具有关键作用。本研究拟克隆响应SA和MeJA信号的白桦BpCYP450基因,结合MeJA、SA、ABA等诱导,明确BpCYP450基因与三萜合成关键基因的表达特征,探究5个BpCYP450基因在烟草和白桦中的表达特性及三萜合成中的功能。研究结果如下:1.以白桦cDNA为模板,应用特异性引物结合RT-PCR技术,克隆获得5个白桦BpCYP450基因cDNA全长,分别命名为CYP94B89、CYP8S1、CYP97B2、CYP86B54和CYP86A182。生物信息学分析结果表明,5个基因的开放读码框（open reading frame,ORF）长...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?２，３氧化角鲨烯环化为三萜的合成路线??白桦三萜的生物合成主要通过ＭＶＡ途径完成，ＭＶＡ途径中的ＩＰＰ经过催化形成??ＦＰＰ，两分子ＦＰＰ在鳘燦合成酶（ｓｑｕａｌｅｎｅ?ｓｙｎｔｈａｓｅ，?ＳＳ）催化下生成一分子的角鳘烯
ＣＹＰ４５０也由此得名。??１．２．２．２细胞色素Ｐ４５０的功能及催化机制??ＣＹＰ４５０是末端加氧酶，从ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ获得电子后，催化单加氧反应（图１－３）。??ＣＹＰ４５０催化的反应包括两步：电子由ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ传递至黄素蛋白及铁硫蛋白（或ＮＡＤＰＨ－??ＣＹＰ４５０还原酶），然后再传递至ＣＹＰ４５０氧化酶，催化的总反应为：??ＲＨ＋ＮＡＤＰＨ＋Ｈ＋＋０２—Ｒ０Ｈ＋ＮＡＤＰ＋＋Ｈ２０，反应中ＲＨ是底物，Ｒ０Ｈ是氧化产物。总体??来说，ＣＹＰ４５０催化的反应是激活一个氧分子，并将其中的一个氧分子插入到底物中，??同时还原另一个氧分子而形成水分子，所以又称为单加氧酶。??ＡＢＣ??Ｎ－ＡＤＰＨ?＞?ＮＡＤＰＨ?，?、？哪Ｈ?光?，￡、??内？ｒ?＾?类囊体控??图１－３?ＣＹＰ４５０驱动反应的主要天然和工程电子来源??注：参考Ｒｅｎａｕｌｔ等人构建的模型（２０１４）并略有修改［２８１。Ａ：?ＣＹＰ４５０反应所需的两个电子从Ｎ－??末端膜锚定的ＣＹＰ４５０—氧化还原酶（Ｐ０Ｒ）转移；Ｂ：?Ｃ－末端膜锚定的细胞色素ｂ５（Ｃｙｔｂ５）来提供第二??个电子，Ｃｙｔｂ５本身被细胞色素ｂ５还原酶（ｂ５Ｒ）还原；Ｃ：使用光系统Ｉ（ＰＳＩ）衍生的电子通过体外和??体内铁氧还蛋白（Ｆｄ）至ＣＹＰ４５０还原酶。??－５?－??
以白桦组培苗ＲＮＡ反转录ｃＤＮＡ为模板，ＣＹＰ９４Ｂ８９－Ｆ／Ｒ为引物，通过ＲＴ－ＰＣＲ??获得Ｃ７Ｐ抑５洲基因ｃＤＮＡ为１２８４ｂｐ，ＯＲＦ预测结果显示其为完整的ＯＲＦ，编码４２７??个氨基酸（图２－２）。??１?ＡｒＧｃｒｃＡｊＵＡＣｃ＾ｉＴＡＣＡｃｎｃｃｃｃＡ＾ＸＭＣｉ＾＾?￥７８?ｉｒａｉｍｃｍｃｒａｒｃｔｃｋｋｒ＾ｋ＾ｋｋｏｋｏ＾??ａ?Ｌ?Ｋ?：?Ｉ?Ｉ?Ｋ?Ｆ?Ｆ?ｒ?Ｋ?￥?Ｋ?ｔ?Ｆ?Ｌ?Ｌ?Ｓ?Ｓ?Ｋ?Ｔ?Ｕ?ｌ?ｌ?Ｑ?ｌ?Ｖ?ｒ?ｌ?ｌ??妨?ＣＧＣＭＴＣＣ：ＴＣ＜级ＡＴＯＴＣＴＴＯＸＴ灯Ｃ＾ＡＴ魟ＴＣＭＴ＜＾Ｃ＊?Ｔ２ｉ?ＡＴＭＭＩＨ釘氣ＯＴ沉ＸＧＵＴＧＡＧＴＣＡＣＴＧＭＧ??ｒ?＾?Ｉ?Ｌ?＾?Ｊ?？?Ｌ?ｃ．?ｒ?０?Ｉ?Ｆ?ＩＩ?Ｖ?Ｉ?Ｅ?５?ｖ?Ｅ?＆?Ｅ?Ｅ?Ｌ?Ｈ?Ｔ?Ｅ?Ｓ?Ｌ?Ｅ??９１?ＧＡＣＧ：ｔＡＧＡＣＣ：ＡＴＯＸ＜＾ＡＯ：ＣＡ＞ＸＪ３Ｃ＾ＴＴ＾：ＣＡｔＣＣＡＣ＾１０?７ｇｇ?Ｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]3个白桦细胞色素P450基因生物信息学及表达分析[J]. 杨杰,孙璐,王思瑶,李影,翟睿,林香雨,詹亚光,尹静. 南京林业大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]细胞色素P450在植物三萜和甾醇骨架修饰中的功能研究进展[J]. 杨杰,詹亚光,肖佳雷,尹静. 中国科学:生命科学. 2018(10)
[3]白桦环阿齐醇合成酶(CAS)基因与达玛烯二醇合成酶(DS)基因的双基因RNA干扰载体构建[J]. 梁甜,马泓思,尹静,詹亚光,张梦岩. 植物研究. 2015(03)
[4]钙离子在介导SA诱导白桦悬浮细胞三萜合成途径中的作用[J]. 王艳,尹静,马泓思,詹亚光,苏欣,梁甜,张梦岩. 北京林业大学学报. 2014(02)
[5]植物萜类次生代谢及其调控[J]. 王凌健,方欣,杨长青,李建戌,陈晓亚. 中国科学:生命科学. 2013(12)
[6]白桦三萜的合成和调控[J]. 尹静,詹亚光,肖佳雷. 植物生理学通讯. 2009(05)
[7]细胞色素P450的结构与催化机理[J]. 王斌,李德远. 有机化学. 2009(04)
[8]白桦酯醇的研究进展[J]. 范桂枝,詹亚光. 中草药. 2008(10)
[9]启动子的克隆和研究方法[J]. 况守龙,胡廷章. 重庆工学院学报(自然科学版). 2007(01)
[10]高等植物启动子的研究进展[J]. 李杰,张福城,王文泉,黄丽云. 生物技术通讯. 2006(04)
博士论文
[1]基于基因家族序列分析研究基因的倍增、分化和多效性[D]. 曾燕舞.复旦大学 2010
硕士论文
[1]与大豆14-3-3蛋白相互作用的MYB转录因子的鉴定及在次生代谢中的功能分析[D]. 李瑞华.吉林大学 2018
[2]白桦BpbHLH7和BpbHLH8基因的克隆、表达特性及功能研究[D]. 王思瑶.东北林业大学 2018
[3]白桦OSC新基因的克隆、RNAi载体构建及遗传转化初步研究[D]. 梁甜.东北林业大学 2015
[4]三七、西洋参中三萜皂苷合成关键酶基因的克隆及表达模式分析[D]. 牛云云.北京协和医学院 2013
本文编号：2947697
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?２，３氧化角鲨烯环化为三萜的合成路线??白桦三萜的生物合成主要通过ＭＶＡ途径完成，ＭＶＡ途径中的ＩＰＰ经过催化形成??ＦＰＰ，两分子ＦＰＰ在鳘燦合成酶（ｓｑｕａｌｅｎｅ?ｓｙｎｔｈａｓｅ，?ＳＳ）催化下生成一分子的角鳘烯
ＣＹＰ４５０也由此得名。??１．２．２．２细胞色素Ｐ４５０的功能及催化机制??ＣＹＰ４５０是末端加氧酶，从ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ获得电子后，催化单加氧反应（图１－３）。??ＣＹＰ４５０催化的反应包括两步：电子由ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ传递至黄素蛋白及铁硫蛋白（或ＮＡＤＰＨ－??ＣＹＰ４５０还原酶），然后再传递至ＣＹＰ４５０氧化酶，催化的总反应为：??ＲＨ＋ＮＡＤＰＨ＋Ｈ＋＋０２—Ｒ０Ｈ＋ＮＡＤＰ＋＋Ｈ２０，反应中ＲＨ是底物，Ｒ０Ｈ是氧化产物。总体??来说，ＣＹＰ４５０催化的反应是激活一个氧分子，并将其中的一个氧分子插入到底物中，??同时还原另一个氧分子而形成水分子，所以又称为单加氧酶。??ＡＢＣ??Ｎ－ＡＤＰＨ?＞?ＮＡＤＰＨ?，?、？哪Ｈ?光?，￡、??内？ｒ?＾?类囊体控??图１－３?ＣＹＰ４５０驱动反应的主要天然和工程电子来源??注：参考Ｒｅｎａｕｌｔ等人构建的模型（２０１４）并略有修改［２８１。Ａ：?ＣＹＰ４５０反应所需的两个电子从Ｎ－??末端膜锚定的ＣＹＰ４５０—氧化还原酶（Ｐ０Ｒ）转移；Ｂ：?Ｃ－末端膜锚定的细胞色素ｂ５（Ｃｙｔｂ５）来提供第二??个电子，Ｃｙｔｂ５本身被细胞色素ｂ５还原酶（ｂ５Ｒ）还原；Ｃ：使用光系统Ｉ（ＰＳＩ）衍生的电子通过体外和??体内铁氧还蛋白（Ｆｄ）至ＣＹＰ４５０还原酶。??－５?－??
以白桦组培苗ＲＮＡ反转录ｃＤＮＡ为模板，ＣＹＰ９４Ｂ８９－Ｆ／Ｒ为引物，通过ＲＴ－ＰＣＲ??获得Ｃ７Ｐ抑５洲基因ｃＤＮＡ为１２８４ｂｐ，ＯＲＦ预测结果显示其为完整的ＯＲＦ，编码４２７??个氨基酸（图２－２）。??１?ＡｒＧｃｒｃＡｊＵＡＣｃ＾ｉＴＡＣＡｃｎｃｃｃｃＡ＾ＸＭＣｉ＾＾?￥７８?ｉｒａｉｍｃｍｃｒａｒｃｔｃｋｋｒ＾ｋ＾ｋｋｏｋｏ＾??ａ?Ｌ?Ｋ?：?Ｉ?Ｉ?Ｋ?Ｆ?Ｆ?ｒ?Ｋ?￥?Ｋ?ｔ?Ｆ?Ｌ?Ｌ?Ｓ?Ｓ?Ｋ?Ｔ?Ｕ?ｌ?ｌ?Ｑ?ｌ?Ｖ?ｒ?ｌ?ｌ??妨?ＣＧＣＭＴＣＣ：ＴＣ＜级ＡＴＯＴＣＴＴＯＸＴ灯Ｃ＾ＡＴ魟ＴＣＭＴ＜＾Ｃ＊?Ｔ２ｉ?ＡＴＭＭＩＨ釘氣ＯＴ沉ＸＧＵＴＧＡＧＴＣＡＣＴＧＭＧ??ｒ?＾?Ｉ?Ｌ?＾?Ｊ?？?Ｌ?ｃ．?ｒ?０?Ｉ?Ｆ?ＩＩ?Ｖ?Ｉ?Ｅ?５?ｖ?Ｅ?＆?Ｅ?Ｅ?Ｌ?Ｈ?Ｔ?Ｅ?Ｓ?Ｌ?Ｅ??９１?ＧＡＣＧ：ｔＡＧＡＣＣ：ＡＴＯＸ＜＾ＡＯ：ＣＡ＞ＸＪ３Ｃ＾ＴＴ＾：ＣＡｔＣＣＡＣ＾１０?７ｇｇ?Ｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]3个白桦细胞色素P450基因生物信息学及表达分析[J]. 杨杰,孙璐,王思瑶,李影,翟睿,林香雨,詹亚光,尹静. 南京林业大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]细胞色素P450在植物三萜和甾醇骨架修饰中的功能研究进展[J]. 杨杰,詹亚光,肖佳雷,尹静. 中国科学:生命科学. 2018(10)
[3]白桦环阿齐醇合成酶(CAS)基因与达玛烯二醇合成酶(DS)基因的双基因RNA干扰载体构建[J]. 梁甜,马泓思,尹静,詹亚光,张梦岩. 植物研究. 2015(03)
[4]钙离子在介导SA诱导白桦悬浮细胞三萜合成途径中的作用[J]. 王艳,尹静,马泓思,詹亚光,苏欣,梁甜,张梦岩. 北京林业大学学报. 2014(02)
[5]植物萜类次生代谢及其调控[J]. 王凌健,方欣,杨长青,李建戌,陈晓亚. 中国科学:生命科学. 2013(12)
[6]白桦三萜的合成和调控[J]. 尹静,詹亚光,肖佳雷. 植物生理学通讯. 2009(05)
[7]细胞色素P450的结构与催化机理[J]. 王斌,李德远. 有机化学. 2009(04)
[8]白桦酯醇的研究进展[J]. 范桂枝,詹亚光. 中草药. 2008(10)
[9]启动子的克隆和研究方法[J]. 况守龙,胡廷章. 重庆工学院学报(自然科学版). 2007(01)
[10]高等植物启动子的研究进展[J]. 李杰,张福城,王文泉,黄丽云. 生物技术通讯. 2006(04)
博士论文
[1]基于基因家族序列分析研究基因的倍增、分化和多效性[D]. 曾燕舞.复旦大学 2010
硕士论文
[1]与大豆14-3-3蛋白相互作用的MYB转录因子的鉴定及在次生代谢中的功能分析[D]. 李瑞华.吉林大学 2018
[2]白桦BpbHLH7和BpbHLH8基因的克隆、表达特性及功能研究[D]. 王思瑶.东北林业大学 2018
[3]白桦OSC新基因的克隆、RNAi载体构建及遗传转化初步研究[D]. 梁甜.东北林业大学 2015
[4]三七、西洋参中三萜皂苷合成关键酶基因的克隆及表达模式分析[D]. 牛云云.北京协和医学院 2013
本文编号：2947697
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