CN103087158B - 鞭毛运动蛋白及其编码基因和它们的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种鞭毛运动蛋白，其中，该鞭毛运动蛋白具有SEQ ID No：2所示的氨基酸序列，或者该鞭毛运动蛋白具有将SEQ ID No：2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加后仍具有鞭毛运动蛋白活性的氨基酸序列。此外，还涉及鞭毛运动蛋白的编码基因，其中，该基因具有SEQ ID No：1所示的核苷酸序列，或者该基因具有编码SEQ ID No：2所示的氨基酸序列的核苷酸序列。还涉及含有鞭毛运动蛋白基因的重组载体和细胞，以及鞭毛运动蛋白及其编码基因含有该基因的重组载体及细胞在培育具有耐碱性转基因生物中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种鞭毛运动蛋白，还涉及鞭毛运动蛋白的编码基因，以及含有鞭毛运动蛋白基因的重组载体和细胞，以及鞭毛运动蛋白及其编码基因含有该基因的重组载体及细胞在培育具有耐碱性转基因生物中的应用。
背景技术
在某些细菌菌体上具有细长而弯曲的丝状物，称为鞭毛(flagellum)。鞭毛的长度常超过菌体若千倍。在某些菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物，少则1-2根，多则可达数百根，是细菌的运动器官。多数细菌就是依靠鞭毛进行运动的，而鞭毛的运动主要是借助鞭毛运动蛋白(flagellar motorprotein)来完成整个过程。
US 2008095793报道了衣原体鞭毛蛋白抗原在衣原体的防治与诊断方面的应用，将衣原体鞭毛蛋白作为衣原体防治的主要指标。WO 2005089429以及US 2007218048报道了精子的鞭毛能量携带蛋白以及精子的鞭毛能量携带蛋白早精子活力诊断的应用。
目前关于鞭毛及鞭毛蛋白的研究主要集中在细菌分类鉴定，分子诊断以及鞭毛表位的抗体等方面。
发明内容
本发明的发明人基于对鞭毛运动蛋白的分子生物学研究，意外地发现从嗜碱单胞菌(Alkalimonas amylolytica N10，CGMCC NO.0463)中得到了一种鞭毛运动蛋白及其编码基因，另一方面还提供了含有鞭毛运动蛋白基因的重组载体和细胞，以及鞭毛运动蛋白及其编码基因含有该基因的重组载体及细胞在培育具有耐碱性转基因生物中的应用。
本发明提供了一种鞭毛运动蛋白，其中，该鞭毛运动蛋白具有SEQ IDNo：2所示的氨基酸序列，或者该鞭毛运动蛋白具有将SEQ ID No：2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加后仍具有鞭毛运动蛋白活性的氨基酸序列。
本发明还提供了一种鞭毛运动蛋白基因，其中，该基因具有SEQ ID No：1所示的核苷酸序列，或者该基因具有编码SEQ ID No：2所示的氨基酸序列的核苷酸序列。
另外，本发明还提供了一种重组载体，其中，该重组载体含有本发明提供的鞭毛运动蛋白基因。
本发明还提供了一种转基因细胞，其中，该转基因细胞含有本发明提供的鞭毛运动蛋白基因。
本发明还提供了得到的鞭毛运动蛋白及其编码基因、含有该基因的重组载体及转基因细胞在培育具有耐碱性转基因生物中的应用。
鞭毛运动蛋白在耐盐碱植物培育等方面具有重要的应用潜力。通过克隆得到鞭毛运动蛋白基因，并通过转基因的操作将微生物来源的鞭毛运动蛋白导入到植物细胞中，获得耐盐碱性提高的转基因植株成为可能。
附图说明
图1显示了重组载体pUC18-Aan10-mot导入的大肠杆菌K12(pUC18-Aan10-mot)的耐碱性的测定结果，其中，将重组载体pUC18-Aan10-mot导入的大肠杆菌K12(pUC18-Aan10-mot)分别接种到pH为8.0、8.5、9.0和9.5(含有50mM的CAPS、HEPES和TRICINE，5N NaOH调节)的LB液体培养基中(100μg/ml氨苄青霉素)，培养12小时后测定OD600，以导入pUC18空载体的大肠杆菌K12为对照(每组三个平行)。
图2显示了鞭毛运动蛋白缺失的大肠杆菌K12(Δmot)以及导入重组载体pUC18-Aan10-mot的K12(Δmot)(pUC18-Aan10-mot)耐碱性的测定结果，其中，将导入重组载体pUC18-Aan10-mot的K12(Δmot)(pUC18-Aan10-mot)和鞭毛运动蛋白缺失的大肠杆菌K12(Δmot)分别接种到pH为8.0、8.5、9.0和9.5(含有50mM的CAPS、HEPES和TRICINE，5N NaOH调节)的LB液体培养基中，培养12小时后测定OD600，以大肠杆菌K12为对照(每组三个平行)。
具体实施方式
以下本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种鞭毛运动蛋白，其中，该鞭毛运动蛋白具有SEQ IDNo：2所示的氨基酸序列，或者该鞭毛运动蛋白具有将SEQ ID No：2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加后仍具有鞭毛运动蛋白活性的氨基酸序列。优选地，所述鞭毛运动蛋白具有SEQ ID No：2所示的氨基酸序列。
相应地，本发明还提供了一种鞭毛运动蛋白基因，其中，该基因具有SEQ ID No：1所示的核苷酸序列，或者该基因具有编码SEQ ID No：2所示的氨基酸序列的核苷酸序列。优选地，所述基因具有SEQ ID No：1所示的核苷酸序列。
本发明提供的鞭毛运动蛋白基因是从嗜碱单胞菌(Alkalimonasamylolytica N10，CGMCC NO.0463)中克隆得到的。
此外，本发明还提供了一种重组载体，其中，该重组载体含有本发明提供的鞭毛运动蛋白基因。
在本发明中，所述“载体”可选用本领域已知的各种载体，如市售的各种质粒，粘粒，噬菌体及反转录病毒等。本发明优选大肠杆菌pUC18质粒。
本发明还提供了一种转基因细胞，其中，该转基因细胞含有本发明提供的鞭毛运动蛋白基因。所述转基因细胞为原核细胞或真核细胞，优选可以是大肠杆菌、枯草杆菌或烟草BY2细胞，最优选大肠杆菌。
此外，本发明还提供了本发明提供的鞭毛运动蛋白及其编码基因、及含有鞭毛运动蛋白基因的重组载体和转基因细胞在培育具有耐碱性转基因生物中的应用。所述生物为植物或微生物。
实施例1
编码鞭毛运动蛋白的核苷酸序列的克隆
(1)嗜碱单胞菌(Alkalimonas amylolytica N10，CGMCC NO.0463)总DNA的提取和纯化
取嗜碱单胞菌(Alkalimonas amylolytica N10，CGMCC NO.0463)的新鲜湿菌体20克，悬于10毫升50毫摩尔/升Tris缓冲液中(pH 8.0)，加入少量溶菌酶和8毫升0.25毫摩尔/升乙二胺四乙酸(EDTA)(pH 8.0)，混匀后于37℃放置20分钟，然后加入2毫升10％十二烷基硫酸钠(SDS)，55℃放置5分钟，分别用等体积酚、氯仿各抽提一次，取最后一次抽提的上清溶液，加入2倍体积乙醇，沉淀DNA。将沉淀回收的DNA先后用70体积％乙醇溶液和无水乙醇洗涤后，将所得DNA溶于0.5毫升TE缓冲液(pH 8.0，10毫摩尔/升Tris，1毫摩尔/升EDTA)，加入10毫克/毫升RNA酶(RNase)3微升，37℃保温1小时，分别用等体积酚、氯仿各抽提一次，取上清液加入2倍体积乙醇，沉淀回收DNA，先后用70体积％乙醇溶液和无水乙醇洗涤后，真空干燥DNA沉淀，用去离子水溶解，得总DNA溶液。DNA溶液的紫外分光光度计测定结果为A260/A280＝1.818，A260/A230＝2.052。
(2)鞭毛运动蛋白基因的克隆
分析嗜碱单胞菌(Alkalimonas amylolytica N10，CGMCC NO.0463)的基因组信息后，设计鞭毛运动蛋白基因的上下游引物，其中上游引物为5’-TATGACCATGATTACGTGGATTTAGCAAC-3’，下游引物为5’-CAGGTCGACTCTAGACTAGTTTTCCAGACTG-3’。通过高保真的核酸聚合酶Pyrobest(Takara)，以上述提取的嗜碱单胞菌(Alkalimonas amylolytica N10，CGMCC NO.0463)基因组为模板扩增出鞭毛运动蛋白基因的全长。通过1％琼脂糖凝胶电泳检测目的基因的大小，并将PCR产物送至诺赛基因公司测序，最后得到855bp的如SED ID NO：1所示的核苷酸序列。
实施例2编码鞭毛运动蛋白的基因功能验证
(1)重组克隆载体pUC18-Aan10-mot的构建
利用Cycle-pure Kit纯化上述得到的PCR产物。利用Fast clone Kit将纯化的PCR产物和pUC18连接，将构建好的重组载体pUC18-Aan10-mot通过化学转化法导入到大肠杆菌K12BW25113中。通过含有100μg/ml氨苄青霉素的LB平板的筛选以及PCR验证得到含有重组载体pUC18-Aan10-mot插入的阳性克隆大肠杆菌K12(pUC18-Aan10-mot)，经测序证实pUC18-Aan10-mot插入的扩增序列与鞭毛运动蛋白的核苷酸序列完全一致。
(2)大肠杆菌K12BW25113鞭毛运动蛋白缺失体的构建
通过设计含有待敲除基因的上下游同源臂的DNA片段的引物扩增打靶基因，利用大肠杆菌入噬菌体具有和宿主不同的λRed重组系统将目的基因快速准确的敲除。通过敲除大肠杆菌K12BW2511的鞭毛运动蛋白基因，得到大肠杆菌K12BW25113鞭毛运动蛋白基因(Δmot)完全缺失的突变体E.coli K12(Δmot)，鞭毛运动蛋白基因被卡那霉素基因取代。
(3)重组载体pUC18-Aan10-mot导入的大肠杆菌K12(pUC18-Aan10-mot)的耐碱性的测定
将重组载体pUC18-Aan10-mot导入的大肠杆菌K12(pUC18-Aan10-mot)分别接种到pH为8.0、8.5、9.0和9.5(含有50mM的CAPS、HEPES和TRICINE，5N NaOH调节)的LB液体培养基中(100μg/ml氨苄青霉素)，培养12小时后测定OD600，以导入pUC18空载体的大肠杆菌K12为对照(每组三个平行)，结果如图1所示。
(4)鞭毛运动蛋白缺失的大肠杆菌K12(Δmot)以及导入重组载体pUC18-Aan10-mot的K12(Δmot)(pUC18-Aan10-mot)耐碱性的测定
将导入重组载体pUC18-Aan10-mot的K12(Δmot)(pUC18-Aan10-mot)和鞭毛运动蛋白缺失的大肠杆菌K12(Δmot)分别接种到pH为8.0、8.5、9.0和9.5(含有50mM的CAPS、HEPES和TRICINE，5N NaOH调节)的LB液体培养基中，培养12小时后测定OD600，以大肠杆菌K12为对照(每组三个平行)，结果如图2所示。
从图1中可以看出，导入重组载体pUC18-Aan10-mot的大肠杆菌K12在pH为8.0、8.5、9.0和9.5的LB液体培养基中(100μg/ml氨苄青霉素)，12小时后测定OD600明显高于导入pUC18空载体的大肠杆菌K12，这也证明了鞭毛运动蛋白基因(Aan10-mot)的导入能够提高大肠杆菌K12的耐碱性。
从图2中可以看出，导入重组载体pUC18-Aan10-mot的大肠杆菌K12(Δmot)在pH 8.0，8.5，9.0和9.5(含有50mM CAPS，HEPES和TRICINE，5N NaOH调节)的LB液体培养基中，12小时后测定OD600明显高于导入大肠杆菌鞭毛运动蛋白的缺失体K12(Δmot)，这也证明了鞭毛运动蛋白基因(Aan10-mot)的导入能够提高大肠杆菌K12(Δmot)的耐碱性。
综上所述，本申请提供的鞭毛运动蛋白基因在耐盐碱生物的培育等方面具有重要的应用潜力。通过克隆得到鞭毛运动蛋白基因，并通过转基因的操作将微生物来源的鞭毛运动蛋白导入到植物细胞中，获得耐盐碱性提高的转基因植株成为可能。
Claims (6)
1.一种鞭毛运动蛋白，其特征在于，该鞭毛运动蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No：2所示。
2.一种鞭毛运动蛋白基因，其特征在于，该基因的核苷酸序列为编码SEQ ID No：2所示的氨基酸序列的核苷酸序列。
3.根据权利要求2所述的基因，其中，该基因的核苷酸序列如SEQ IDNo：1所示。
4.一种重组载体，其特征在于，该重组载体含有权利要求2所述的基因。
5.一种转基因细胞，其特征在于，该转基因细胞含有权利要求2所述的基因，所述转基因细胞为大肠杆菌细胞、枯草杆菌细胞或烟草BY2细胞。
6.权利要求1所述的鞭毛运动蛋白、权利要求2所述的基因、权利要求4所述的重组载体、权利要求5所述的转基因细胞在培育具有耐碱性转基因生物中的应用；其中，所述生物为大肠杆菌。
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