蓝藻橙色类胡萝卜素蛋白的基因克隆及在大肠杆菌中的异源表达和功能分析

doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.07.021

生物技术通报 ›› 2016, Vol. 32 ›› Issue (7): 138-145.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.07.021

蓝藻橙色类胡萝卜素蛋白的基因克隆及在大肠杆菌中的异源表达和功能分析

刘畅,罗著,张梦如,杨玉梅,刘娴,龚明,邹竹荣

云南师范大学生命科学学院云南省生物质能源和环境生物技术重点实验室教育部生物质能源持续发展和应用工程研究中心,昆明 650500

收稿日期:2015-11-20 出版日期:2016-07-25 发布日期:2016-07-25
作者简介:刘畅,女,硕士研究生,研究方向：植物逆境生理和分子生物学;E-mail：501705740@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目（31160169,31460067）

Gene Cloning of the Orange Carotenoid Protein from Cyanobacteria,and Its Ectopic Expression and Functional Evaluation in Escherichia coli

LIU Chang LUO Zhu ZHANG Meng-ru YANG Yu-mei LIU Xian GONG Ming ZOU Zhu-rong

Engineering Research Center of Sustainable Development and Utilization of Biomass Energy（Ministry of Education）,Key Laboratory of Biomass Energy and Environmental Biotechnology of Yunnan Province,School of Life Sciences,Yunnan Normal University,Kunming 650500

Received:2015-11-20 Published:2016-07-25 Online:2016-07-25

摘要/Abstract

摘要： 旨在体内证明蓝藻橙色类胡萝卜素蛋白（OCP）具备不依赖类胡萝卜素的单线态氧（¹O₂）清除功能。通过PCR扩增蓝藻OCP基因,对其进行原核诱导表达,并通过细菌点板和生长曲线测定法检验它在大肠杆菌中的抗¹O₂活性。结果表明,直接从蓝藻水体提取的宏基因组中成功扩增得到OCP基因SyOCP,其编码区大小为954 bp。生物信息学分析表明,SyOCP来源于主要蓝藻种类——集胞藻（Synechocystis sp. PCC 6803）。经IPTG诱导,SyOCP基因在大肠杆菌中获得了高水平的可溶性表达。另外,异源表达SyOCP的重组大肠杆菌对常见的¹O₂光敏诱发剂染料——亚甲基蓝的耐受性得到了显著增强。蓝藻OCP（不结合类胡萝卜素）内在的抗¹O₂功能在大肠杆菌中得到了体内验证。

关键词: 蓝藻, 橙色胡萝卜素蛋白, 宏基因组, 单线态氧, 亚甲基蓝

Abstract: The aim is to verify the orange carotenoid protein（OCP）in cyanobacteria can scavenge singlet oxygen（¹O₂）independent of carotenoids in vivo. The cyanobacterial OCP gene was amplified by PCR,and then subjected to prokaryotic inducible expression and further evaluation of anti-¹O₂ activity in Escherichia coli by bacterial dot-plating test and growth curve assay. Results showed that the gene（SyOCP）of OCP was successfully amplified from the metagenome of the cyanobacteria water,with a coding region of 954 bp. Bioinformatics analysis indicated that SyOCP was from the major cyanobacteria species—Synechocystis sp. PCC 6803. By IPTG induction,the SyOCP gene was highly expressed in E. coli with soluble protein. In addition,the ectopic expression of SyOCP in recombinant E. coli resulted in the notable enhancement of it on the tolerance to the common ¹O₂-induced photosensitizer dye,methylene blue. The intrinsic anti-¹O₂role of cyanobacterial OCP（without binding carotenoids）was in vivo verified in E. coli.

Key words: cyanobacteria, orange carotenoid protein, metagenome, singlet oxygen, methyl blue

刘畅,罗著,张梦如,杨玉梅,刘娴,龚明,邹竹荣. 蓝藻橙色类胡萝卜素蛋白的基因克隆及在大肠杆菌中的异源表达和功能分析[J]. 生物技术通报, 2016, 32(7): 138-145.

LIU Chang LUO Zhu ZHANG Meng-ru YANG Yu-mei LIU Xian GONG Ming ZOU Zhu-rong. Gene Cloning of the Orange Carotenoid Protein from Cyanobacteria,and Its Ectopic Expression and Functional Evaluation in Escherichia coli[J]. Biotechnology Bulletin, 2016, 32(7): 138-145.

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蓝藻橙色类胡萝卜素蛋白的基因克隆及在大肠杆菌中的异源表达和功能分析

Gene Cloning of the Orange Carotenoid Protein from Cyanobacteria,and Its Ectopic Expression and Functional Evaluation in Escherichia coli

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