原晓龙 华梅 陈剑 王娟 杨宇明 王毅

摘 要： 为了研究牛樟芝中PKS基因与化合物之间的关系，该研究通过对牛樟芝基因组分析获得牛樟芝聚酮合酶基因，以此序列为模板设计含有起始密码子和终止密码子的特异引物并以牛樟芝cDNA为模板克隆获得一个高度还原型PKS（HR-PKS）基因全长，命名为AcPKS2；对AcPKS2基因进行生物信息学分析，并比较该基因在不同培养基上的表达量。结果表明：AcPKS2全长7 842 bp，有24个内含子，其外显子共编码2 613个氨基酸，该蛋白的相对分子质量为293.5 kDa ，理论等电点pI为5.78。用CDD分析其结构域显示，该基因属于HR-PKS，其结构域组织排列为KS-AT-DH-MT-ER-KR-ACP-TE，8个结构域其活性位点分别为β-酮基合成酶（DTACSSSL）、酰基转移酶（GHSIGETA）、脱水酶（RNDGSTSPL）、甲基转移酶（SFDIITAFDV）、烯酰还原酶（HAGVSSPAA）、酮基还原酶（GSPGQANYTAA）、酰基转移酶（YGLDSLTSVRL）、硫酯酶（KQPNGPY）。系统发育树显示AcPKS2与其他化合物未知的HR-PKS蛋白聚为一支，结构域和系统进化树分析显示该基因可能编码一种新的含TE结构域高度还原型聚酮合酶；表达分析结果显示葡萄糖和果糖能够诱导该基因的表达。

关键词： 牛樟芝， 高度还原型PKS， 生物信息学分析， 基因表达

中图分类号： Q939.92 文献标识码： A 文章编号： 1000-3142（2018）09-1146-09

Abstract： We isolated the polyketide synthase gene with anlyzing the genome of Antrodia camphorata， designed special primers including initial coden and stop coden according to the DNA sequence of this gene. Then， we cloned the full length of a PKS gene using the cDNA of A. camphorata， it is a part of HR-PKS and named as AcPKS2. We used bioinformatic methods to analyze AcPKS2 gene and its proteinic sequence， and compared the expression level of AcPKS2 gene culturing in different media. The results showed that the gene AcPKS2 had 7 842 bp including 24 introns， all the exons encoded 2 613 amino acids； and its relative molecular weight was 293.5 kDa， the theoretical isoelectric point（pI） was 5.78. The result of conserved domain database （CDD） analysis revealed that the organization domain of AcPKS2 was KS-AT-DH-MT-ER-KR-ACP-TE， the active sites of eight domains were β-ketosynthase（DTACSSSL）， acyltransferase（GHSIGETA）， dehydratase（RNDGSTSPL）， methyl-transferase（SFDIITAFDV）， enoyl reductase（HAGVSSPAA）， ketoreductase（GSPGQANYTAA）， acyl carier protein（YGLDSLTSVRL）， thioesterase （KQPNGPY）， respectively. Phylogenetic analysis clarified that AcPKS2 and another HR-PKS that their products had not identified clustered together， the domain and phylogenetic tree analysis could anthenticated that AcPKS2 gene encoded a new HR-PKS that includes TE domain. The gene expression analysis showed glucose and fructose could improve the ability of AcPKS2 gene expression.

Key words： Antrodia camphorata， highly reducing polyketide synthase， bioinformatics， gene expression

聚酮化合物（polyketides， PK）是一類最重要的次生代谢产物，现已明晰的结构已超过7 000种，市场上聚酮类药物已超20种（Cox， 2007； Hertweck， 2009）。聚酮化合物的合成依赖于聚酮合酶（polyketides synthase， PKS），其催化过程类似于脂肪酸合酶（fatty acid synthase，FAS）合成脂肪酸，即通过脂酰基-CoA活化底物，并在不同的底物之间不断重复脱羧缩合形成数量庞大、结构丰富的次生代谢产物（Seshime et al， 2005； Shen， 2003），从结构相对简单的芳香类（如苔色酸、6-methylsalicylic acid等）到结构复杂的高度还原型聚酮类（如T-毒素、洛伐他汀等）（Hideki et al， 2010）。……