Page 127 - 《广西植物》2020年第8期

１ １ ８ ２ 广 西 植 物 ４０ 卷
ｔｅｒｐｅｎｉｏｄ ｉｎｄｏｌｅ ａｌｋａｌｏｉｄｓ. Ｔｈｅ ｊａｓｍｏｎｉｃ ａｃｉｄ￣ｉｓｏｌｅｕｃｉｎｅ ｓｙｎｔｈａｓｅ ｉｓ ａ ｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｊａｓｍｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｐａｔｈ￣
ｗａｙ. Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｉｔｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ＣｒＪＡＲ１ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄꎬ ａｎｄ ｐｒｏｋａｒｙｏｔｉｃ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｗａｓ
ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ. Ｒｅｓｕｌｔｓ ｈａｄ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＣｒＪＡＲ１ ｇｅｎｅ ｅｎｃｏｄｅｄ ５８５ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｄｉｄ ｎｏｔ ｃｏｎｔａｉｎ ｔｒａｎｓｍｅｍ￣
ｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ. Ｔｈｅ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｍｉｇｈｔ ｂｅ ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｙｔｏｐｌａｓｍꎬ ａｎｄ ｔｈｅ
ｐｒｏｔｅｉｎ ｄｉｄ ｎｏｔ ｃｏｎｔａｉｎ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅ. Ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＣｒＪＡＲ１ ｈａｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｈｏｍｏｌｏ￣
ｇｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＪＡＲ１ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｕｃｕｒｂｉｔａ ｍａｘｉｍａ ａｎｄ Ｃａｒｉｃａ ｐａｐａｙａ. Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ａｎｄ ｔｅｒｔｉａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄꎬ ａｎｄ
ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＣｒＪＡＲ１ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ α￣ｈｅｌｉｘ. Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎꎬ ｔｈｅ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐｌａｓｍｉｄ
ｐＥＴ￣３０ｂ￣ＣｒＪＡＲ１ ｗａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ａｎｄ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ ＢＬ２１ ａｆｔｅｒ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ＩＰＴＧ. Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ
ａｔ １６ ａｎｄ ３７ ℃ ａｆｔｅｒ １６ ｈｏｕｒｓꎬ ｂｏｔｈ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌｓ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒꎬ ｔｈｅ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ
ＣｒＪＡＲ１ ｐｒｏｔｅｉｎ ｉｎ Ｃａｔｈａｒａｎｔｈｕｓ ｒｏｓｅｕｓ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａｎｄ ｈｅｔｅｒｏｌｏｇｏｕｓｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ. Ｔｈｅ
ｓｔｕｄｙ ｗｉｌｌ ｈａｖｅ ｄｅｅｐ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ＣｒＪＡＲ１ ｐｒｏｔｅｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ｖｉｔｒｏꎬ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｒｅｖｅｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅｇｕｌａ￣
ｔｉｏｎ ｏｆ ｊａｓｍｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｐａｔｈｗａｙꎬ ａｎｄ ｅｖｅｎ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ ｉｎ Ｃａｔｈａ￣
ｒａｎｔｈｕｓ ｒｏｓｅｕｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｃａｔｈａｒａｎｔｈｕｓ ｒｏｓｅｕｓꎬ ｊａｓｍｏｎｉｃ ａｃｉｄ￣ｉｓｏｌｅｕｃｉｎｅ ｓｙｎｔｈａｓｅ (ＪＡＲ１)ꎬ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｒｔｉａｒｙ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ ｐｒｏｋａｒｙｏｔｉｃ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ

茉莉酸(ｊａｓｍｏｎｉｃ ａｃｉｄꎬＪＡ)是一种植物激素ꎬ它 治疗恶性淋巴肿瘤、急性白血病等疾病ꎬ此外ꎬ长
在植物体内广泛存在ꎬ是植物的生长调节物质ꎮ 在 春花中的阿玛碱(ａｊｍａｌｉｃｉｎｅ) 可以起到降低血压以

植物中ꎬ茉莉酸类物质可以作为调节信号ꎬ通过积 及治疗 心 脏 等 病 症 ( Ｌｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３)ꎬ 而 蛇 根 碱
累次级代谢产物ꎬ从而调节植物的防御应答反应 (ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ) 能够止疼ꎮ 长春质碱( ｃａｔｈａｒａｎｔｈｉｎｅ)
(杜红梅等ꎬ２００９)ꎮ 茉莉酸及其衍生物能够影响生 可以使血糖降低ꎬ并且还能够消毒止血ꎬ同时还有
物体内多个基因的表达ꎬ从而影响植物次级代谢产 利尿的功能ꎬ长春质碱还是合成长春碱、长春新碱
物的积累(Ｖｏｍ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００７)ꎮ 当植物受到外源胁 等生物碱的前体化合物( 向蓓蓓等ꎬ２０１０)ꎮ 但是

迫或内源影响时ꎬ会产生相应的信号ꎬ这些信号可 由于这些萜类吲哚生物碱分布于长春花的不同组
以促进植物体内 ＪＡ 的生成ꎬＪＡ 从过氧化物酶体中 织器官中(Ｒｉｓｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００６)ꎬ且含量很少ꎬ导致
生成ꎬ而后被运送到细胞质中ꎬ由茉莉酸－异亮氨酸 提取困难ꎬ且因结构复杂ꎬ合成难度非常大ꎬ因此
合成酶 ( ＪＡＲ１) 作用形成茉莉酸 － 异亮氨酸 ( ＪＡ￣ 许多研究者是通过利用基因工程的手段来提高
ＣＯＩ１ ) 与茉 ＴＩＡｓ 的产量( 杨致荣等ꎬ２００５)ꎮ 而在长春花的茉
Ｉｌｅ)ꎮ ＪＡ￣Ｉｌｅ 促进泛素连接酶复合物(ＳＣＦ
莉素 ＺＩＭ 结构域蛋白(ＪＡＺ) 形成复合物ꎬ当形成复 莉酸信号通路中ꎬ螺旋 － 环 － 螺旋( ｂＨＬＨ)、ＡＰ２ /

合物后ꎬ２６Ｓ 蛋白酶就会把 ＪＡＺ 蛋白水解掉ꎮ ＪＡＺ ＥＲＦｓ 和 ＷＲＫＹ 三个家族的转录因子都参与调控
蛋白被水解后ꎬ之前被抑制活性的转录因子 ＭＹＣ２ 了 ＴＩＡｓ 的 生 物 合 成ꎬ 其 中ꎬ ＣｒＭＹＣ２ 是 通 过 与
就会被释放出来ꎬ可以和下游靶基因的 Ｇ￣ｂｏｘ 相结 ＡＰ２ / ＥＲＦｓ 转录因子家族中的 ＯＲＣＡ２ / ３ 启动子上
合ꎬ从而影响下游基因的表达ꎬ进而影响不同的次级 的 Ｇ￣ｂｏｘ 相似元件相结合ꎬ从而激活了转录因子

代谢途径ꎬ生成一系列次级代谢产物(Ｗａｓｔｅｒｎａｃｋ ＆ 基因的表达ꎬ进而调控了大多数 ＴＩＡｓ 的生物合成
Ｓｔｒｎａｄꎬ２０１５ꎻＷａｓｔｅｒｎａｃｋ ＆ Ｓｏｎｇꎬ２０１６)ꎮ 途径(Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１)ꎮ
长春花( Ｃａｔｈａｒａｎｔｈｕｓ ｒｏｓｅｕｓ) 是夹竹桃科长春 ＪＡＲ１ 作为茉莉酸信号的重要元件ꎬ它能够形
花属植物ꎬ其自身能够产生超过 １３０ 种萜类吲哚 成 ＪＡ￣Ｉｌｅꎬ在植物次生代谢调节方面具有非常重要
生物碱(ｔｅｒｐｅｎｉｏｄ ｉｎｄｏｌｅ ａｌｋａｌｏｉｄｓꎬＴＩＡｓ)ꎬ其中包括 的作用ꎬ但是目前对于长春花中 ＣｒＪＡＲ１ 蛋白的研
目前应用最广泛的天然植物抗肿瘤药物长春碱 究还很少ꎮ 本课题组在前期工作中成功地克隆了
(ｖｉｎｂｌａｓｔｉｎｅ)和长春新碱( ｖｉｎｃｒｉｓｔｉｎｅ)ꎬ它们可用于 长 春 花 中 的 ＪＡＲ１ 基 因 ( 徐 岩 等ꎬ ２０１７ )ꎬ 即