CN113604452A - 一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列，编码三磷酸腺苷隧道金属酶的基因为ZjAC2，ZjAC2具有如序列表中SEQ ID NO.1的DNA序列。本发明采用上述的一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列，编码的蛋白除腺苷酸环化酶活性外，还具备NTP水解酶活性、三聚磷酸酶活性以及较弱的焦磷酸酶活性。

Description

一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列
技术领域
本发明涉及三磷酸腺苷隧道金属酶技术领域，尤其是涉及一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列。
背景技术
三磷酸腺苷隧道金属酶(Triphosphate tunnel metalloenzymes，TTMs)超家族是由一组具有水解多种三聚磷酸盐能力的蛋白组成，在生物中普遍存在。该蛋白超家族的催化特征为：底物均为三磷酸底物，需要二价金属辅离子才能发挥酶活性。并且，该蛋白超家族的结构相似，所有的TTM蛋白都有8条反向平行的β折叠链和一个EXEXK基序。
在拟南芥中发现了3个AtTTMs基因，其中AtTTM1、2编码的蛋白表现出焦磷酸酶活性和较弱的ATP水解酶活性，而AtTTM3编码的蛋白表现出三聚磷酸酶活性，三个蛋白均无腺苷酸环化酶(AC)活性。
随着测序技术的发展，研究发现了更多的TTMs基因，但是目前获得的信息还远远不足以充分认识TTM蛋白的特征，因此需要更多的研究和数据对其进行鉴定。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列，编码的蛋白除腺苷酸环化酶活性外，还具备NTP水解酶活性、三聚磷酸酶活性以及较弱的焦磷酸酶活性。
为实现上述目的，本发明提供了一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列，编码三磷酸腺苷隧道金属酶的基因为ZjAC2，ZjAC2具有如序列表中SEQ IDNO.1的DNA序列。
优选的，ZjAC2的核心区序列是由以下核苷酸序列为引物扩增获得：
正向：5’-ATGGAGGTCGAAGTCAAGCT-3’；
反向：5’-CTAAGGCAGCTTTCCGGATC-3’。
一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列的衍生序列，该衍生序列为所述的ZjAC2基因序列的一个或几个碱基的置换、插入或缺失获得的该基因序列的变构体。
因此，本发明采用上述一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列，编码的蛋白除腺苷酸环化酶活性外，还具备NTP水解酶活性、三聚磷酸酶活性以及较弱的焦磷酸酶活性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是大肠杆菌cyaA缺陷型互补试验培养皿示意图；
图2是蛋白质体外催化试验中腺苷酸环化酶活性柱状图；
图3是水解酶活性试验柱状图；
图4是Mn2+、Mg2+、Ca2+条件下，焦磷酸酶加入前后ATP水解酶活性变化柱状图；
图5是枣在体基因瞬时表达试验中ZjAC2基因的表达量及cAMP的含量随时间变化折线图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例一
ZjAC2基因的扩增
提取冬枣果实RNA，后反转录为cDNA作PCR扩增模板，进行PCR扩增；其中，正向引物：5’-ATGGAGGTCGAAGTCAAGCT-3’，反向引物：5’-CTAAGGCAGCTTTCCGGATC-3’。
PCR扩增程序：94℃，4min；(94℃，40s；56℃，45s；72℃，50s)35个循环；72℃，10min。
PCR产物经琼脂糖凝胶电泳观察扩增结果，并对候选目的条带进行琼脂糖凝胶回收，回收产物连接入pMDTM19-T克隆载体进行测序，得到ZjAC2序列，作为候选枣腺苷酸环化酶基因，进行功能验证。
实施例二
大肠杆菌缺陷型互补试验
培养大肠杆菌cyaA缺陷型菌株SP850，SP850菌株缺少腺苷酸环化酶(AC)基因，将带有ZjAC2基因的pET-15b重组质粒分别热激转化入SP850后，涂布与氨苄和卡纳抗生素培养皿，挑单克隆培养至OD600为0.5，后诱导表达培养4h，于麦康凯培养基划线培养，观察。
结果发现，如图1，带有重组质粒的SP850缺陷型菌株和野生型大肠杆菌菌株的菌落颜色均为红色，而SP850缺陷型菌株在麦康凯培养基中显色为白色，说明ZjAC2基因弥补了SP850菌株中缺少的cyaA基因，发挥了腺苷酸环化酶基因的功能。
实施例三
蛋白质体外催化试验
将带有ZjAC2基因的pET-15b重组载体转入大肠杆菌BL21菌株，37℃，200rpm培养，IPTG诱导蛋白表达后，后进行蛋白提取纯化，所得蛋白用于酶催化活性检测，结果如图2-4。结果发现，Mn2+和Ca2+作为辅酶离子时，催化体系中产生了cAMP，说明ZjAC2蛋白能够催化ATP形成cAMP，发挥了AC的功能；此外，在Mg2+作辅酶离子时，反应产物中还存在大量Pi，而加入焦磷酸水解酶后，Pi含量没有增多，说明ZjAC2蛋白将ATP水解为ADP和PPi，而Mn2+和Ca2+作为辅酶离子时，反应产物中Pi含量较少，而在加入焦磷酸酶后，Pi含量激增，说明了在这两种离子环境下，ZjAC2蛋白将ATP水解为了AMP和PPi。
AC酶活性检测方法：
催化体系：50mM TRIS-HCl(pH 7.5)，0.5mM ATP和20mM辅酶金属离子，催化条件为30℃，20min。催化完成后使用高效液相色谱(HPLC)，检测催化体系中cAMP含量，从而确定酶催化活性及效率。
检测参数如下：色谱柱为Agilent Eclipse XDB-C18(4.6×250mm,5μm)，柱温30℃，流动相为甲醇：20mmoL磷酸二氢钾体积比10：90，检测波长254nm，进样体积20μm，流速0.8mL/min。
磷酸水解酶活性检测方法：
使用Sigma公司单磷检测试剂盒(Malachite Green Phosphate Assay Kit(POMG-25H))进行第一次单磷含量检测，之后在反应体系中加入焦磷酸酶继续反应20min，后再次检测反应体系中单磷含量，以此来确定水解酶活性的产物为ADP或AMP。
实施例四
枣树在体瞬时表达试验
将ZjAC2基因克隆到pCG3301植物过表达载体，并通过热激转化法转入农杆菌GV3101中并涂布于含利福平(50μg/mL)和卡那霉素(50μg/mL)的LB固体培养基中，后挑单克隆菌落于含同样抗生素的LB液体培养基中28℃200rpm培养至菌液OD600＝0.6。
收集菌体，重悬于10mM MES、10mM MgCl2和200mM乙酰丁香酮，pH6.0的注射侵染液中，取2mL注射于白熟期的冬枣果实中，注射后24h和72h取冬枣果实，检测ZjAC2基因的表达量及cAMP的含量，结果如图5所示，试验组(即注射重组后pCG3301)相较于空载组(pCG3301)及空白对照组，ZjAC2的表达量显著提升，同时cAMP的含量也显著提升。
因此，本发明采用上述一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列，除腺苷酸环化酶活性外，还具备NTP水解酶活性、三聚磷酸酶活性以及较弱的焦磷酸酶活性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
序列表
<110> 河北农业大学
<120> 一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 597
<212> DNA
<213> 三磷酸腺苷隧道金属酶基因(TTMs)(SIPOSequenceListing 1.0)
<400> 1
atggaggtcg aagtcaagct tcggctccca gacgccgccg cccatcgccg cgtcaacgac 60
ctcctgtctc ccttccgcgt cgccactttc cggcaagaga atctcttctt tgacggggcc 120
gccgctgagc tctcgtcgcg ccgagccgtc ctccgcctga ggttctacga cgacgacacc 180
cgttgcgtcg tgtcgctcaa ggccagggcg gttctcgtcg acggcatcag ccgggtcgag 240
gaggacgagg aggagctgga gccggcggtg gggcgtgcct gcgttgccga gccggagaag 300
cttctggcgg cggagtgtag gatcttgaag agggtgaagg atgaatttgg ggtttcgggg 360
tttgttgggc ttggagggtt tgggaatgtg agggatgtgt atgagtggaa aggattgaaa 420
ttggaggtcg atgagactcg gtatgggttc gggacttgct atgagattga atgcgagagt 480
gctgaccctg aaggagtcaa gaaggtgctc gaggagtttt tgaaggagaa tgggattgaa 540
tattcttact cagaggcctc caagtttgcg gtttttcgat ccggaaagct gccttag 597

Claims (3)

1.一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列，其特征在于：编码三磷酸腺苷隧道金属酶的基因为ZjAC2，ZjAC2具有如序列表中SEQ ID NO.1的DNA序列。
2.根据权利要求1所述的一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列，其特征在于，ZjAC2的核心区序列是由以下核苷酸序列为引物扩增获得：
正向：5’-ATGGAGGTCGAAGTCAAGCT-3’；
反向：5’-CTAAGGCAGCTTTCCGGATC-3’。
3.一种具有三磷酸腺苷隧道金属酶活性的ZjAC2编码基因序列的衍生序列，其特征在于：该衍生序列为权利要求1所述的基因序列的一个或几个碱基的置换、插入或缺失获得的该基因序列的变构体。
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