毛白杨两个Phi类GST基因的克隆及生化特性  

Molecular Characterization of Two Phi Glutathione S-transferases from Populus tomentosa

作　　者：李迪[1] 唐振鑫[1] 刘海静[2] 曾庆银[1] 杨海灵[1] 

机构地区：[1]北京林业大学生物科学与技术学院,北京100083 [2]中国科学院植物研究所,系统与进化植物学国家重点实验室,北京100093

出　　处：《植物学报》2012年第3期248-256,共9页Chinese Bulletin of Botany

基　　金：国家重点基础研究发展计划(No.2009CB119104);中国科学院知识创新工程重要方向项目(No.KSCX2-EW-J-1)

摘　　要：谷胱甘肽转移酶(glutathione S-transferase,GST)在植物的抗逆反应、细胞信号转导和抗病等方面发挥着重要作用。从毛白杨(Populustomentosa)中克隆到2个Phi类GST基因(PtoGSTF1和PtoGSTF2),它们分别编码215和218个氨基酸残基的蛋白质。DNA序列分析显示这2个基因均含有2个内含子。组织表达模式分析表明,这2个基因在毛白杨的根、茎、叶、韧皮部和顶芽组织中均表达,是组成型表达基因。在大肠杆菌中表达这2个基因并纯化重组蛋白。酶活性分析显示PtoGSTF1和PtoGSTF2蛋白对底物CDNB、NBD-Cl、NBC和Cum-OOH都具有酶学活性,但活性差异较大。动力学分析显示,PtoGSTF2对NBD-Cl的亲和力是PtoGSTF1的2.5倍,但PtoGSTF1的催化效率是PtoGSTF2的56.8倍。热力学稳定性分析显示,PtoGSTF1比PtoGSTF2具有更高的热力学稳定性。因此,酶学性质的差异预示着这2个Phi类GST基因可能存在功能上的分化。Plant glutathione S-transferases （GSTs） play important roles in stress tolerance and detoxification metabo- lism. We cloned two Phi GST genes （PtoGSTF1 and PtoGSTF2） from Populus tomentosa. PtoGSTF1 and PtoGSTF2 encode a protein of 215 and 218 amino acid residues, with a calculated molecular mass of 24.32 and 24.57 kDa, respec- tively. Genomic sequence analysis showed that PtoGSTF1 and PtoGSTF2 contained 2 introns. RT-PCR revealed PtoGSTF1 and PtoGSTF2 constitutively expressed in P. tomentosa. Recombinant PtoGSTF1 and PtoGSTF2 proteins were overexpressed in E. coil and purified by Ni-affinity chromatography. PtoGSTF1 and PtoGSTF2 showed enzymatic activities towards the substrates CDNB, NBD-CI, NBC and Cum-OOH. The affinity to substrate NBD-CI was 2.5-fold higher for PtoGSTF2 than PtoGSTF1, but the catalytic efficiency to NBD-CI was 56.85-fold greater for PtoGSTF1 than PtoGSTF2. PtoGSTF1 showed greater thermal stability than PtoGSTF2. These results indicate the functional divergence between PtoGSTF1 and PtoGSTF2.

关 键 词：克隆 酶活性 谷胱甘肽转移酶 毛白杨 蛋白结构 

分 类 号：S792.117[农业科学—林木遗传育种]