豆科植物dxr基因密码子偏好性分析
2020-03-12李凌烜陈安琪郝博新周嘉裕
生物学杂志 2020年1期
李凌烜,陈安琪,黄 凯,郝博新,周嘉裕,廖 海
(西南交通大学 生命科学与工程学院,成都 610097)
萜类与蒽醌化合物具有多种重要的药用价值。植物萜类与蒽醌类化合物的合成均依赖2-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(MEP)途径[1]。1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase,DXR)是催化MEP途径中第二步反应的酶,即磷酸木酮糖在1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶的作用下形成二甲基四磷酸,经后续反应形成MEP。DXR被认为是萜类与蒽醌化合物合成的关键酶之一。在MEP途径中,DXR被认为是萜类合成途径中发挥“限流”作用的关键酶,对萜类生物合成的重要中间体MEP的积累起决定性作用。阳春砂、丹参、红豆杉、喜树与青蒿等药用植物中dxr基因的表达量与萜类产物的积累表现为正相关。应用转基因技术在薄荷、长春花与丹参中超量表达dxr基因,导致萜类物质含量显著提高,表明该步骤是萜类代谢工程的重要调控靶点[2]。Walter等发现,用真菌作为诱导子,能同时提高dxr基因的转录水平与蒽醌的含量,认为DXR可能是蒽醌合成的一种关键酶[3]。较多豆科植物如决明、番泻叶等含有萜类和(或)蒽醌,并且已有多个dxr基因在豆科植物中被发现以及克隆,这为认识萜类与蒽醌等化合物在豆科植物中的合成打下了重要基础。
不同物种对密码子使用具有偏好性[4]。如果外源基因密码子与宿主表达系统中密码子的使用频率有显著差异,将直接影响外源基因的表达与翻译[5]。由此,研究密码子偏好性有助于为外源基因选择更优的宿主表达系统,这对于提高基因的表达效率必不可少。……
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