荆芥柠檬烯-3-羟化酶基因克隆及生物信息学分析

尹梦娇; 戴仕林; 周佩娜; 林谷音; 刘莉成; 刘潺潺; 吴啟南

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20210112

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荆芥柠檬烯-3-羟化酶基因克隆及生物信息学分析

药学基础 | 更新时间：2021-12-03

- 荆芥柠檬烯-3-羟化酶基因克隆及生物信息学分析
- Gene Cloning and Bioinformatics Analysis of Limonene-3-hydroxylase from Schizonepeta tenuifolia
- 中国实验方剂学杂志 2021年27卷第2期页码：130-137
- 作者机构：
  
  南京中医药大学药学院，江苏省中药资源产业化过程协同创新中心，中药资源产业化与方剂创新药物国家地方联合工程研究中心，南京 210023
- 作者简介：
  
  尹梦娇，在读硕士，从事中药资源与鉴定研究，E-mail：yinyanggaung23@163.com
  刘潺潺，博士，讲师，从事中药资源生产与品质评价研究，E-mail：liuchanchan0317@outlook.com
  吴啟南，博士，教授，从事中药资源生产与品质评价研究，Tel：025-85811521，E-mail：qnwyjs@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金青年科学基金项目(81903756);国家自然科学基金面上项目(81973435;81473313)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20210112
  中图分类号： R284.2;R289;R22;R2-031
- 收稿日期：2020-05-26，
  
  网络出版日期：2020-12-25，
  
  纸质出版日期：2021-01-20
- 稿件说明：
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尹梦娇,戴仕林,周佩娜等.荆芥柠檬烯-3-羟化酶基因克隆及生物信息学分析[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(02):130-137.

YIN Meng-jiao,DAI Shi-lin,ZHOU Pei-na,et al.Gene Cloning and Bioinformatics Analysis of Limonene-3-hydroxylase from Schizonepeta tenuifolia[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(02):130-137.
尹梦娇,戴仕林,周佩娜等.荆芥柠檬烯-3-羟化酶基因克隆及生物信息学分析[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(02):130-137. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210112.

YIN Meng-jiao,DAI Shi-lin,ZHOU Pei-na,et al.Gene Cloning and Bioinformatics Analysis of Limonene-3-hydroxylase from Schizonepeta tenuifolia[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(02):130-137. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210112.

摘要

目的

克隆荆芥（

Schizonepeta tenuifolia

）中的柠檬烯-3-羟化酶基因（

limonene

-3-

hydroxylase

，

StL

），并对该基因的cDNA序列进行生物信息学分析。

方法

根据荆芥转录组数据库设计特异性引物，通过逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）技术克隆

StL

基因的cDNA序列，并进行生物信息学分析。

结果

荆芥

StL

基因的cDNA序列长为1 598 bp，包含1个长度为1 497 bp的完整开放阅读框，编码498个的氨基酸，其StL3OH蛋白理论相对分子质量为56.40 kDa，为亲水性不稳定蛋白。生物信息学分析表明，StL3OH蛋白无信号肽，具有1个跨膜区，可能定位于内质网膜上。多重序列比对和聚类分析表明，荆芥StL3OH蛋白与植物留兰香柠檬烯-3-羟化酶蛋白（MsL3OH）的氨基酸序列高度相似，均含有细胞色素P450血红素结合区，属于细胞色素CYP71家族中的D亚家族。密码子偏性分析表明，该基因偏好使用以鸟嘌呤/胞嘧啶（G/C）结尾的密码子，具有27个偏性密码子，烟草为该基因最适合的外源表达宿主。

结论

首次从荆芥中克隆得到

StL

基因的cDNA序列，为下一步研究StL3OH蛋白的结构与功能和该基因在荆芥单萜类成分的累积与生物合成的调控机制提供依据。

Abstract

Objective

This paper aims to clone the cDNA sequence of

limonene

-3-

hydroxylase

（

StL

） in

Schizonepeta tenuifolia

and analyze its sequence by bioinformatics.

Method

Specific primers were designed based on sequences of

StL

gene screened from transcriptome sequencing data of

S. tenuifolia

and the cDNA sequence of

StL

gene was cloned by reverse transcription polymerase chain reaction （RT-PCR） and analyzed for its bioinformatics.

Result

The

StL3OH

gene cDNA sequence length was 1 598 bp，containing a 1 497 bp long complete open reading frame which encoded 498 amino acids. StL3OH protein had a theoretical relative molecular mass of 56.40 kDa，with a hydrophilic and unstable nature. Bioinformatics analysis showed that StL3OH protein had no signal peptide but had a transmembrane domain which might be located in endoplasmic reticulum. Multiple sequence alignment and cluster analysis showed that the amino acid sequence of MsL3OH protein had a high similarity with StL3OH protein，both of which contained cytochrome P450 heme binding region，belonging to the D subfamily of cytochrome CYP71 family. Codon bias analysis showed that

StL

gene preferred guanine/cytosine（G/C） ending codon，with 27 skewed codons， and Nicotiana benthamiana was proven to be the most suitable host for exogenous expression of

StL

gene.

Conclusion

The cDNA sequence of

StL3OH

gene was cloned from

S. tenuifolia

for the first time，which will provide a basis for further study on the structure and function of StL3OH protein and the regulation mechanism of

StL3OH

gene in the accumulation and biosynthesis of monoterpenes in

S. tenuifolia

关键词

Keywords

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