分子对接阐明草甘膦与水稻醛酮还原酶(OsALR2)的作用及OsALR2的表达纯化

作者：孙跃; 刘蓉; 王思威; 徐汉虹^*; 吴鹰花

来源：植物保护, 2023, 49(06): 23-31.

DOI：10.16688/j.zwbh.2022472

• 水稻
• 草甘膦
• 分子对接
• 原核表达
• 包涵体变复性
• 酶活测定

草甘膦是一种广谱高效的有机磷类除草剂，因其对水稻等禾本科作物缺乏选择性，导致其在水稻田中的应用受到限制。杂草中醛酮还原酶(aldo-keto reductase, AKR)具有降解小分子农药草甘膦的功能，但是水稻响应草甘膦的作用机制未知。本文通过生物信息学分析、分子对接研究草甘膦与其在水稻中的靶标AKR蛋白OsALR2的互作机制。采用TMHMM 2.0和DiANNA 1.1 web server等在线软件对OsALR2蛋白的跨膜特性和二硫键含量等生物学特性进行了分析，结果表明OsALR2分子量为35 kD,等电点为5.89;OsALR2不是膜蛋白，但是含有3组二硫键。使用AlphaFold预测OsALR2蛋白的三级结构，并利用Auto Dock Vina将草甘膦与OsALR2进行分子对接，结果显示，最低结合能为-13.4 kcal/mol,草甘膦与OsALR2的结合主要通过氢键作用。通过Ramachandran图，ERRAT和Verify 3D证明对接获得的三维结构是合理的。进一步通过分子克隆技术构建重组表达载体pET-32a-OsALR2并进行原核表达，结果显示OsALR2主要以包涵体的形式表达，对包涵体进行变复性后，蛋白表现出酶活性且蛋白结构有较好的均一性。本文的研究结果助于阐明草甘膦与水稻蛋白互作的分子机制，为研发抗草甘膦水稻新品种和新型小分子农药提供理论指导。

• 单位
  中山榄菊日化实业有限公司; 农药与化学生物学教育部重点实验室; 华南农业大学