桔梗DXS基因的原核表达、亚细胞定位和酶活性分析

作者：董楠; 余函纹; 刘梦丽; 李景; 陈博文; 常相伟; 王举涛; 查良平^*; 桂双英^*

来源：药学学报, 2023, 58(04): 1059-1068.

DOI：10.16438/j.0513-4870.2022-0982

• 桔梗
• 1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶
• 基因克隆
• 原核表达
• 亚细胞定位
• 酶活性分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphatesynthase,DXS)是甲基赤藓醇磷酸(2-methyl-D-erythritol-4-phosphate, MEP)途径中催化3-磷酸甘油醛和丙酮酸缩合生成1-脱氧-木酮糖-5-磷酸(DXP)的第一个关键酶。本研究通过反转录·聚合酶链反应(RT-PCR)从桔梗根中克隆得到PgDXS1、PgDXS2、PgDXS3基因,开放阅读框(ORF)全长分别为2 160、2 208和2 151 bp,分别编码719、735、716个氨基酸,同源氨基酸序列分析表明桔梗与橡胶树、曼陀罗及甜菊的DXS基因编码的氨基酸序列具有较高同源性;进一步构建原核表达载体pET-28a-PgDXSs,转化至大肠杆菌BL21 (DE3)感受态细胞,成功诱导3个DXS蛋白的表达。亚细胞定位结果显示,PgDXS1和PgDXS2蛋白主要定位于叶绿体中, PgDXS3蛋白定位于叶绿体、细胞核和细胞质中。运用实时荧光定量PCR检测3个DXS基因在2个产区不同组织中的表达水平,结果表明3个DXS基因均在太和桔梗叶中高表达。在茉莉酸甲酯(MeJA)诱导处理下, PgDXS1、PgDXS2、PgDXS3基因表达水平在不同诱导的时间点(3～48 h)呈现先降低后增高的趋势;酶活性检测结果显示:桔梗的3个组织中DXS酶活性在MeJA处理后不同的时间点也呈现先增加后降低的趋势。本研究为进一步阐明桔梗中萜类化合物合成途径PgDXS基因的生物学功能提供参考。

• 单位
  安徽省中医药科学院; 安徽中医药大学