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竹类植物代谢合成中的苯丙氨酸解氨酶

已有 5743 次阅读 2009-11-26 08:55 |个人分类:栏目:封面图片说明|系统分类:观点评述| 科技导报, 封面图片说明, 22期

本文将发表在2009年第22期《科技导报》





      苯丙氨酸解氨酶(PAL)是高等植物代谢过程中的一种十分重要的酶,其功能已被广泛研究,现已查明的功能有:可控制植物的生长发育过程;调节植物主要次生代谢物合成:如咖啡中奎宁酸的合成及黄芪中栎精的积累、植物木质素合成等。但苯丙氨酸解氨酶在竹类植物代谢中所起作用如何?其基因排列顺序、蛋白质空间三维结构怎样?其分子结构与功能关系如何?这些问题还鲜有报道。本期李潞滨等为大家提供了来自这一研究领域的报告:“4种竹子木质素合成酶PAL的基因克隆与序列分析”(第19页)。
      竹子属禾本科(Gramineae)竹亚科(Bambusadea)植物,竹类植物由于长期的隔离生长和环境条件的不同,其种类繁多,已知全球约有150属,1 225种。中国是竹子资源最丰富的国家,竹子种类、面积、产量均居世界之首,被誉为“竹子王国”。竹子作为一种重要的经济作物,是造纸工业的重要原材料,竹材中的木质素成分含量的高低,直接影响造纸工艺和纸张质量。为提高竹子的经济利用价值,科学家们用分子生物学方法对竹类植物的PAL酶进行基因测序、蛋白质结构三维构建,以期探索竹类植物木质素合成过程及次生代谢物合成过程中PAL酶的作用机制。李潞滨等分别从白哺鸡竹(Phyllostachys dulcis)、高节竹(Phyllostachys prominens)、龙鳞竹(Phyllostachys pubescens heterocycla)、丽水苦竹(Pleioblastus maculosoides Wen)4个竹种的RNA和DNA中成功克隆出了PAL基因的序列,获得了全长,并对序列进行了生物信息学分析。结果表明:PAL基因的开放读码框长度均为2 136 bp,共编码712个氨基酸,具有两个外显子和一个内含子,4种竹子的PAL基因都具有一个保守的活性位点,这与目前所报道的许多PAL基因相似。通过服务器对PAL酶的三维结构进行预测,结果显示PAL酶三维结构呈“海马”状,三级结构均具有丰富的α螺旋(红色),和含量相对较低的β折叠片层(黄色)和无规则卷曲(蓝色)(见封面)。各PAL蛋白均具有3个结构域,这与其他植物中的PAL蛋白结构类似。同时,因其都具一个保守的PAL活性位点, 4种PAL蛋白与其他物种的PAL蛋白一样均具有相同的催化功能。运用邻接法的进化树对31个物种PAL基因的氨基酸序列分析表明,竹类植物PAL基因的保守性较高。
      4种竹子丽水苦竹、白哺鸡竹、高节竹、龙鳞竹的生物信息学分析,为应用反义RNA技术调控竹子中的木质素含量提供了实验基础,为提高竹子的经济利用价值,做了重要的准备工作。封面由严佳君制作。
(本刊记者   王芷)


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