酿酒酵母抗镉基因CAD1的克隆和分析

目的:克隆CAD1基因,对其结构和功能进行预测,为后期研究利用该基因用于重金属镉的解毒作用及其他有毒物质的抗性研究打下基础。方法:使用PCR技术对酿酒酵母BZL06的CAD1基因序列进行全长克隆,再对其进行染色体定位和亲缘关系分析,使用在线分析工具ExPASy、ProtParam等对其编码蛋白质的一级结构、二级结构、三级结构、结构域和蛋白互作进行预测分析。结果:该CAD1基因位于Ⅳ染色体1318046~1319275;全长1230 bp,可编码409个氨基酸,亲缘关系分析表明该基因与酿酒酵母CEN.PK113-7D菌株CAD1基因(GenBank序列号为EIW11633.1)最为接近,同源性达到99%;编码的蛋白质为在细胞核中进行代谢调控的不稳定的亲水蛋白;存在明显的卷曲螺旋区域,不存在跨膜结构,二级结构预测中发现该蛋白主要存在α-螺旋和随机卷曲,β-转角与延伸链分散分布;预测存在bZIP和PAP1结构域;蛋白互作分析中相关系数0.7以上的蛋白有9个,其中相关系数为0.937的SKN7蛋白是CAD1蛋白。结论:分析结果得出克隆CAD1基因正确,其编码的蛋白结构不稳定,在细胞核中代谢,含有与重金属镉与其他有毒物的过表达中存在抗性的表达紧密相关的结构域bZIP和PAP1,在表达抗性时并与SKN7蛋白功能联系密切。     

宇佐美曲霉木聚糖酶基因的克隆和序列分析

依据宇佐美曲霉(Aspergillus usamii)E001木聚糖酶(XynII)N末端氨基酸残基序列以及曲霉菌密码子的偏爱性和真核生物mRNA在3′端存在Poly(A)等所提供的生物信息,采用RTPCR技术扩增了XynII成熟肽和3′非编码区的cDNA片段,PCR产物直接克隆至pUCmT载体中。DNA序列分析表明,该cDNA全长733bp,其中3′非编码区178bp,成熟肽编码区555bp,编码184个氨基酸。成熟肽基因推导的氨基酸序列同Aspergillusniger、Emericellanidulans以及Trichodermaviride来源的木聚糖酶相比,同源性分别为89%、46%和36%。又进一步对XynII二级结构进行了分析,并通过SWISSMODEL预测了XynII的三维结构。     

狗头枣ACC I氧化酶基因的克隆及其序列分析

为利用RNAi技术开展调控乙烯合成延迟狗头枣果实成熟等研究,以狗头枣试管苗叶片的总DNA为模板,根据冬枣ACC I氧化酶基因的序列设计引物,通过PCR方法获得一长1 294 bp片段,序列分析结果表明,该片段具有4个外显子和3个内含,依次在106~201、430~541 bp与877~1 002 bp碱基处。此序列与冬枣ACC I氧化酶基因(EU216549.1)的核苷酸和氨基酸序列同源性均为99.69%,表明成功地克隆了狗头枣ACC I氧化酶基因。     

岷山红三叶草异黄酮合酶基因的克隆及序列分析

从岷山红三叶克隆异黄酮合酶基因,并对序列进行比对和进化分析。建立岷山红三叶愈伤组织培养体系,采用RT-PCR扩增从愈伤组织总RNA中分离了异黄酮合酶基因,并将其克隆到pGEM-T Easy载体,测序,得到全长1575bp的片段。序列分析表明,异黄酮合酶基因含1575个核苷酸,和大豆等其他植物中异黄酮合酶具有很高的同源性。      

苦荞类异黄酮还原酶基因(FtIRL)的克隆及序列分析

利用RT-PCR技术,从苦荞(Fagopyrum tatarium)中克隆得到类异黄酮还原酶基因(IRL)的开放阅读框序列(ORF),命名为FtIRL。序列分析表明：FtIRL含一个长942bp的ORF,编码313个氨基酸,其氨基酸序列与金荞异黄酮还原酶FcIFR (GenBank登录号ABV02071)同源性最高,达到97%;与其他植物IRL同源性为44%～73%。生物信息学分析表明：FtIRL推导的蛋白质含有典型的底物结合口袋和保守的NADPH结合位点,符合短链脱氢酶家族的结构特征。构建基于氨基酸的系统发育树表明,苦荞FcIFR虽然在氨基酸序列上与其他植物的异黄酮还原酶(IFR)有较高的同源性,但其生物学功能可能更接近落叶松脂醇还原酶(PLR)。     

里氏木霉bgl1基因的克隆及其在酿酒酵母中的表达

采用cross—over PCR方法将里氏木霉β-葡萄糖苷酶基因的外显子进行体外拼接,成功获得了剔除两个内含子的β-葡萄糖苷酶基因bgl1;进一步构建了重组质粒pYX-tbgl,并在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae W303—1A中获得表达,得到的转化子能以纤维二糖为唯一碳源生长。     

酿酒酵母GSH Ⅰ基因的克隆、表达与结构分析

γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（GSHI）是合成谷胱甘肽的关键酶。通过构建GSHI活性较高的重组菌来提高合成GSH的能力。利用PCR技术扩增获得了酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）2-10515的gshI基因,构建原核表达载体pET-28a-gshI,转化到Escherichia coli BL21（DE3）中,重组菌经诱导表达后,测得GSHI的酶活力为46.09U/mg湿菌,活性较高。进一步利用生物信息学方法分析和预测GSHI基因的序列和蛋白结构,为在基因水平上提高该酶的表达量和活性提供了理论依据。      

甘蔗UGPase DNA及其5’侧翼序列的克隆与序列分析

以甘蔗（FN95-1702）为材料,首次克隆得到甘蔗UGPaseDNA片段,测序结果表明该基因全长约5-3kb,包含21个外显子,20个内含子。开放读码框（ORF）共编码476个氨基酸。通过接头连接PCR方法克隆得到约0．8kb的该基因5’侧翼序列,并对得到的序列进行基础启动子区及调控元件分析,预测在该序列上存在TAT...     

枯草芽孢杆菌BJ3-2赖氨酸脱羧酶基因yaaO的克隆与序列分析

根据GenBank中的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis） 168菌株假定的赖氨酸脱羧酶基因（LDC）序列设计同源引物,提取枯草芽孢杆菌BJ3-2基因组DNA进行PCR扩增,并克隆至pGEM-T载体后测序.序列分析结果表明：Bacillus subtilis BJ3-2 yaaO基因开放阅读框（ORE）长为1 443bp,获得基因登录号为KJ561349,BLAST比对与已报道枯草芽孢杆菌的yaaO基因核苷酸序列及氨基酸序列同源性均高达90％以上,对赖氨酸脱羧酶氨基酸序列构建系统进化树分析,发现Bacillus subtilis BJ3-2的LDC与B.subtilis JS亲缘关系最近,SWISS-MODEL预测该蛋白的3D结构与鸟氨酸/赖氨酸/精氨酸脱羧酶蛋白相似性为39.22％,属于典型的Ⅲ型磷酸吡哆醛（PLP）依赖型鸟氨酸/赖氨酸/精氨酸脱羧酶家族成员.yaaO基因序列分析及氨基酸保守结构域的分析,为有效控制水豆豉产品中尸胺含量过高的研究提供了理论基础.     

枯草芽孢杆菌BJ3-2精氨酸脱羧酶基因speA的克隆与序列分析

根据GenBank中枯草芽孢杆菌168菌株的精氨酸脱羧酶基因speA序列设计特异性引物,提取Bacillus subtilis BJ3-2基因组DNA进行PCR扩增,并克隆至pGEM-T载体后测序。序列分析结果表明,Bacillus subtilis BJ3-2 speA基因ORF长为1 473 bp,可编码490个氨基酸,分子质量为53.53ku,基因登录号为KJ561348,与已报道枯草芽孢杆菌的speA基因核苷酸序列和氨基酸序列同源性均达93%以上,精氨酸脱羧酶氨基酸序列系统进化树分析,发现Bacillus subtilis BJ3-2的ADC与Bacillus subtilis 168亲缘关系最近,属于典型的III型PLP依赖型鸟氨酸/赖氨酸/精氨酸脱羧酶家族成员。speA基因序列分析及其蛋白保守结构域的分析,为有效控制水豆豉产品中生物胺含量的研究提供了理论依据。     

一株酿酒酵母的特征区域序列扩增标记

以23株不同来源的酿酒酵母为研究对象,分别提取基因组DNA,试用50条随机引物对其进行随机扩增多态性DNA分析,筛选到两条具有菌株鉴别能力的随机引物。P09可以从2.412,ST—01,SK—26,ZD—01四株酿酒酵母基因组DNA中扩增出长度为433bp的Sc—433片断Sc—433;P46可以从2.1882,ST—01,NJ—02三株酿酒酵母基因组DNA中扩增出长度为665bp的Sc—665片断,其中仅有目的菌株ST—01能稳定的扩增出这2个标记。把这2个片断分别克隆到pUCmT质粒载体中,经过酶切鉴定后测序,根据序列设计特异性引物,把RAPD标记转化为特征区域序列扩增标记,为酿酒酵母菌株的分子鉴别提供了新的借鉴。     

烟夜蛾感觉神经元膜蛋白基因的克隆、序列分析与组织特异性表达

利用反转录多聚酶链式反应(RT-PCR)技术从烟夜蛾Helicoverpa assulta(Guenée)触角中扩增得到感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane protein,SNMP)基因HassSNMP(GenBank登录号:EU580138)。序列分析结果显示,该片段长度为1658bp,其中ORF长1572bp,编码523个氨基酸残基,预测成熟蛋白分子量为59.2 kDa,等电点为6.54。序列比对结果表明,烟夜蛾与其它昆虫的SNMP基因推导表达的氨基酸序列具有较高的一致性。半定量RT-PCR研究结果显示,SNMP在烟夜蛾触角、头(去掉触角)、喙和足中表达,其中在触角中的表达量最高,且雌雄虫触角中的表达量差异不显著,在喙中的表达量次之,在翅、胸和腹中没有表达;此外,该基因在成虫、十日龄蛹以及卵中也有表达,其中在卵中的表达量相对较低;在幼虫、一日龄蛹、四日龄蛹和七日龄蛹中没有表达。该研究结果说明烟夜蛾SNMP是非触角特异性表达基因。     

葡萄白藜芦醇合酶基因的克隆与生物信息学分析

以葡萄总RNA为模板,利用RT-PCR的方法从葡萄中扩增获得一条白藜芦醇合酶基因完整的c DNA序列,命名为RS。利用生物信息学软件对其核酸和蛋白质序列进行分析,结果表明,该序列长1179 bp,与已报道的葡萄白藜芦醇合酶基因的序列相似性达到94%⁹9%,氨基酸序列相似性为96%⁹9%;RS基因编码392个氨基酸,氨基酸序列含有完整的芪合酶家族的特征序列GVLFGPGLT和活性中心序列GCYAGGTVLR;预测的分子量为42.78 k Da,理论等电点为6.57,不稳定参数为35.92,在分类上属于稳定性蛋白;二级结构主要以α-螺旋、无规则卷曲以及β-折叠为主,其中α-螺旋含量为44.13%、无规则卷曲含量为26.53%,β-折叠含量为17.66%。      

酿酒酵母26SrDNAD1/D2区域序列分析及其系统发育研究

利用26SrDNAD1/D2区序列分析法对中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)保藏的22株酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和1株威尔酵母(S.willianus)进行了复核鉴定,通过序列比对及构建系统发育树分析后,结果显示:21株菌株与原名称一致,与酿酒酵母CBS1171T序列相似性在99.0%以上;CICC1313原定名为威尔酵母,此次鉴定结果为酿酒酵母,与酿酒酵母CBS1171T序列相似性为99.8%;CICC1859与异常毕赤酵母(Pichiaanomala)CBS5759T相似性为100%,鉴定为异常毕赤酵母.进一步对酿酒酵母与酵母属内其他种之间的发育关系进行了分析,通过构建酵母属内各菌种模式株的26SrDNAD1/D2区系统发育树,发现酿酒酵母与属内其他菌种间差异均大于1%,表明26SrDNAD1/D2区域序列分析方法能够应用于酿酒酵母的分子生物学鉴定.     

三个烟草防御素基因的克隆及序列分析

为从烟草中克隆与植物抗病虫反应相关的防御素基因, 以辣椒防御素基因为探针, 通过电子克隆的方法从烟草栽培品种K326中克隆到3个防御素基因(NtDEF1、NtDEF2和NtDEF3), 并对其进行了序列分析。结果表明, 3个防御素cDNA序列均包含完整的开放读码框, 分别编码78、77、76个氨基酸, 具有8个半胱氨酸的高度保守结构等典型的植物防御素特征, 成熟肽含有γ-硫素蛋白功能结构域。通过同源比对和进化分析发现, NtDEF1、NtDEF2和NtDEF3的氨基酸序列与辣椒的一致性最高为50%~87%, 亲缘关系较近;但与已报道的烟草属植物防御素的一致性仅为33%~40%, 亲缘关系较远, 表明NtDEF1、NtDEF2和NtDEF3是烟草中未报道的3个防御素基因。     

乙醇脱氢酶I基因敲除的酿酒酵母重组菌构建的初步研究

本实验根据酿酒酵母乙醇代谢途径,构建一株低乙醇产量的酿酒酵母基因工程菌株,以满足人们对低醇啤酒的需要。利用抗性基因筛选基因敲除突变体的方法,通过引物L1和L2扩增潮霉素B基因(两翼与酿酒酵母同源),按常规醋酸锂法转化酵母细胞后,筛选标记与酵母adhI基因发生同源重组,得到一株ADHI酶活性降低的工程菌株。发酵实验结果表明,转化菌株乙醇含量平均值为1.8%(V/V),较原始菌株低了65%。说明转化菌株体内乙醇生成途径受到干扰。     

酿酒酵母的基因改良

酿酒酵母的发酵性能直接影响到酒的质量与生产成本。利用基因工程改良酿酒酵母可提高其生产性能。基因改良酿酒酵母的研究和应用有：①增加酿酒酵母发酵性能的基因改良，如：构建含α-乙酰乳酸脱羧酶基因的低双乙酰工程酵母；含乙醇乙酰酶基因的高生香工程酵母；含糖化酶、葡聚糖酶等基因的高发酵度工程酵母；高絮凝性工程酵母和嗜杀酵母。②增强或缺失酵母自身基因的菌种改良，如构建高级醇低生成量的工程酵母和构建双乙酰低生成量的工程酵母。     

GASA基因超家族新成员——烟草抗菌肽基因的克隆及序列分析

抗菌肽可以增强植物对病原微生物的抵抗能力,本研究利用生物信息学方法,获得了烟草品种K326的3种抗菌肽cDNA序列(NtSN1a、NtSN16和NtSN2a),并对其进行了序列分析.结果表明,3种抗茵肽cDNA序列均具有完整的开放读码框,NtSNIa和NtSNIb均编码88个氨基酸,NtSN2a编码104个氨基酸.对推导的氨基酸序列分析发现,它们都具有典型的GASA基因超家族保守结构域,属于GASA基因超家族成员.系统进化分析表明,NtSN1a和NtSN16与马铃薯抗菌肽snaking-1聚为一类,NtSN2a与马铃薯抗菌肽snaking-2聚为一类.这些结果为进一步研究抗菌肽基因的抑菌效应,比较其在烟草抗病防御反应中的作用奠定了基础.     

枯草芽孢杆菌BJ3-2 S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因speD的克隆与序列分析

S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶（SAMDC）是多胺合成过程中的限速酶。根据GenBank中枯草芽孢杆菌168菌株的S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因（speD）序列设计同源引物,PCR扩增Bacillus subtilis BJ3-2gDNA,并克隆至pGEM-T载体后测序。序列分析结果表明：B. subtilis BJ3-2 speD基因ORF为381 bp,可编码126个氨基酸,分子质量为13.87 ku,基因登录号为KJ561347,Blast比对,SAMDC基因和蛋白序列的同源性都达到90%以上。B. subtilis BJ3-2的SAMDC具有丙酮酸依赖型脱羧酶的酶原剪切结构域[GVSGVVIISESHLTIH]和保守结构域[TCG],属于典型的I类B型SAMDC家族。SAMDC在多胺生物合成过程中扮演重要的角色,是多胺合成途径中的关键酶。研究为控制发酵豆豉中生物胺含量奠定了基础。