芍药FPPS基因的克隆及生物信息学分析

目的 克隆芍药萜类物质生物合成关键酶法呢基焦磷酸合酶(farnesyl pyrophosphate synthase,FPPS)cDNA全长序列并对其进行生物信息学分析。方法 根据芍药转录组测序数据,设计一对特异性PCR引物,应用RT-PCR技术扩增出芍药FPPS基因目标条带并克隆至pMD18-T载体上,菌落PCR和质粒PCR鉴定出阳性重组子后进行序列测定及序列同源性搜索、分子系统进化树构建、结构域搜索及3D结构预测等生物信息学分析。结果 测序结果表明芍药FPPS基因全长1315bp,含60 bp的5'-UTR、1050 bp的CDS和205 bp的3'-UTR,共编码349个氨基酸,GenBank登录号为KP708571;Blastn和Blastp分析结果显示芍药FPPS(KP708571)及其编码的蛋白(AKJ26301)在核苷酸水平和氨基酸水平上与多种植物的FPPS基因和FPPS蛋白具同源性;分子进化树分析结果表明芍药FPPS蛋白与其他物种FPPS蛋白的亲缘关系相对较远;预测芍药FPPS蛋白相对分子质量为40200,等电点为5.33,是一个定位于胞液、不含跨膜结构域、不含信号肽分子的亲水性、稳定蛋白;发现芍药FPPS含有底物结合位点、底物-Mg2+结合位点、催化位点、富含天冬氨酸位点1及富含天冬氨酸位点2共7个保守结构域;3D结构中α-螺旋所占比例高且α-螺旋之间由β-转角(loop)相连接;中央腔(central cavity)由大约10个核心α-螺旋排列而成。结论 首次从芍药中克隆了FPPS基因并对其进行了初步的生物信息学分析