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罗汉果角鲨烯环氧酶基因的克隆及表达分析

罗汉果 Siraitia grosvenorii 属于葫芦科藤本植物,可作食药两用,其主要活性成分和甜味物质同为葫芦烷型四环三萜类甜苷物质。角鲨烯环氧酶( squalene epoxidase) 被认为是三萜和植物甾醇合成中共有的限速酶,催化生成共同前体 2,3-环氧角鲨烯; 然而在甜苷的生物合成中,前体物质为 2,3,22,23-双环氧角鲨烯。该文为了挖掘罗汉果中特有的鲨烯环氧酶基因,克隆了 SgSQE1 和 SgSQE2 基因,对其进行保守域、跨膜域等生物信息学分析,实时荧光定量 PCR 分析其表达模式,并在原核中异源表达,最后通过分子对接预测蛋白和底物之间是否存在相互作用,为甜苷合成中的鲨烯环氧酶基因功能研究提供依据。SgSQE1 和 SgSQE2 基因均编码 524 个氨基酸,序列一致性为 84% ,但在 N 末端有较高的特异性。原核表达的融合蛋白为无活性的包涵体,这一现象可能由于跨膜结构引起。二者在果实中均有表达,SgSQE2 表达较为稳定,而 SgSQE1 在 15 d 表达丰度最高,与葫芦二烯醇合酶( cucurbitadienol synthase) 具有完全一致的共表达模式。分子对接结果中 SgSQE1 和 SgSQE2 蛋白均能与配基 2,3-氧化角鲨烯相互作用,作用位点为紧邻的氨基酸残基( R348,H349) 。结果表明二者在罗汉果次生代谢产物合成中起鲨烯环氧酶的功能,推测 SgSQE1 更可能参与了甜苷的生物合成,SgSQE2 在其他葫芦烷型化合物或植物甾醇中发挥作用。

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