甘草<italic style="font-style: italic">UGDH</italic>1基因的克隆、生物信息学及表达分析

孙一帆; 任广喜; 李平; 姜丹; 刘春生

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20210246

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

甘草UGDH1基因的克隆、生物信息学及表达分析

药学基础 | 更新时间：2021-06-25

- 甘草UGDH1基因的克隆、生物信息学及表达分析
- Cloning，Bioinformatics and Expression Analysis of UGDH1 Gene in Glycyrrhiza uralensis
- 中国实验方剂学杂志 2021年27卷第12期页码：133-140
- 作者机构：
  
  北京中医药大学中药学院，北京 102488
- 作者简介：
  
  孙一帆，在读硕士，从事药用植物与分子生药学研究，Tel：010-84738624，E-mail：fanonesun@163.com
  姜丹，讲师，从事药用植物与分子生药学研究，Tel：010-84738624，E-mail：jiangdan1027@163.com
  刘春生，教授，从事药用植物与分子生药学研究，Tel：010-84738624，E-mail：max_liucs@263.net
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(81773838);北京中医药大学校级课题(2020-JYB-ZDGG-037;2019-JYB-XJSJJ-005)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20210246
  中图分类号： R22;R931;R28;Q34
- 收稿日期：2020-10-15，
  
  网络出版日期：2020-11-11，
  
  纸质出版日期：2021-06-20
- 稿件说明：
移动端阅览
孙一帆,任广喜,李平等.甘草UGDH1基因的克隆、生物信息学及表达分析[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(12):133-140.

SUN Yi-fan,REN Guang-xi,LI Ping,et al.Cloning，Bioinformatics and Expression Analysis of UGDH1 Gene in Glycyrrhiza uralensis[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(12):133-140.
孙一帆,任广喜,李平等.甘草UGDH1基因的克隆、生物信息学及表达分析[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(12):133-140. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210246.

SUN Yi-fan,REN Guang-xi,LI Ping,et al.Cloning，Bioinformatics and Expression Analysis of UGDH1 Gene in Glycyrrhiza uralensis[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(12):133-140. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210246.

摘要

目的

对甘草尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶（

UGDH

）基因进行克隆、生物信息学及表达分析。

方法

提取6周龄乌拉尔甘草幼苗根、茎、叶的总RNA，通过逆转录-聚合酶链式反应（RT-PCR）克隆

GuUGDH

1基因（Gu表示甘草）互补脱氧核糖核酸（cDNA）序列，测序并进行生物信息学分析，采用实时荧光定量PCR（Real-time PCR）技术进行组织特异性分析。

结果

克隆所得

GuUGDH

1基因的开放阅读框（ORF）全长1 443 bp，编码480个氨基酸残基（GenBank登录号MT968993）；生物信息学分析显示，GuUGDH1属于稳定的酸性亲水蛋白，相对分子质量53.056 kDa，等电点5.89，不含信号肽，不含跨膜螺旋且都在膜外；含有3个典型的保守结构域，属于尿苷二磷酸（UDP）-葡萄糖/鸟苷二磷酸（GDP）-甘露糖脱氢酶家族；系统进化分析表明，

GuUGDH

1基因与豆科植物大豆

Glycine max

，密花豆

Spatholobus suberectus

的亲缘关系较近；Real-time PCR检测结果表明，在6周龄甘草幼苗的根、茎、叶中都能检测到

GuUGDH

1基因的表达，根的表达量显著高于茎和叶。

结论

本研究克隆得到了甘草

UGDH

1基因并对其蛋白序列特征进行了系统分析，可为进一步研究UGDH1蛋白的催化功能提供理论依据。

Abstract

Objective

To clone uridine diphosphate （UDP）-glucose dehydrogenase （

UGDH

） gene of

Glycyrrhiza uralensis

and analyze its bioinformatics and expression.

Method

Total RNA was extracted from roots， stems， and leaves of 6-week-old seedlings of

G. uralensis

， the complementary deoxyribonucleic acid （cDNA） sequence of

GuUGDH

1 gene （Gu was short for

G. uralensis

） was cloned by reverse transcription polymerase chain reaction （RT-PCR）， then sequencing and bioinformatic analysis were performed， and the specificity of the tissue was analyzed by real-time fluorescence quantitative PCR （Real-time PCR）.

Result

The open reading frame（ORF）of

GuUGDH

1 gene was 1 443 bp in length and encoded 480 amino acid residues （GenBank accession number of MT968993）. Bioinformatics analysis showed that GuUGDH1 was a stable acidic hydrophilic protein with a relative molecular weight of 53.056 kDa， an isoelectric point of 5.89， no signal peptide and no transmembrane helix， and all of them were outside the membrane. There were three typical conserved domains， which belonged to the UDP-glucose/guanosine diphosphate （GDP）-mannose dehydrogenase family. Phylogenetic analysis showed that the

GuUGDH

1 gene was closely related to

Glycine max

and

Spatholobus suberectus

. The results of Real-time PCR showed that the expression of

GuUGDH

1 gene could be detected in the roots， stems， and leaves of 6-week-old seedlings of

G. uralensis

， and the expression level in the roots was significantly higher than that in the stems and leaves.

Conclusion

In this study， the

UGDH

1 gene of

G. uralensis

was cloned and its protein sequence characteristics were systematically analyzed， which can provide theoretical basis for further research on the catalytic function of UGDH1 protein.

关键词

Keywords

references

CAMPBELL R E ， MOSIMANN S C ， RIJN I V D ， et al . The first structure of UDP-glucose dehydrogenase reveals the catalytic residues necessary for the two-fold oxidation ［J］. Biochemistry ， 2000 ， 39 （ 23 ）： 7012 - 7023 .

TENHAKEN R ， THULKE O . Cloning of an enzyme that synthesizes a key nucleotide-sugar precursor of hemicellulose biosynthesis from soybean：UDP-glucose dehydrogenase ［J］. Plant Physiol ， 1996 ， 112 （ 3 ）： 1127 - 1134 .

KÄRKÖNEN A ， MURIGNEUX A ， MARTINANT J P ， et al . UDP-glucose dehydrogenases of maize：a role in cell wall pentose biosynthesis ［J］. Biochem J ， 2005 ， 391 （Pt 2 ）： 409 - 415 .

ZABLACKIS E ， HUANG J ， MULLER B ， et al . Characterization of the cell-wall polysaccharides of Arabidopsis thaliana leaves ［J］. Plant Physiol ， 1995 ， 107 （ 4 ）： 1129 - 1138 .

YANG Y ， KANG L ， WU R H ， et al . Genome-wide identification and characterization of UDP-glucose dehydrogenase family genes in moso bamboo and functional analysis of PeUGDH 4 in hemicellulose synthesis ［J］. Sci Rep-UK ， 2020 ， 10 （ 1 ）： 10124 .

LI N N ， CHEN L ， LI X H ， et al . Overexpression of UDP-glucose dehydrogenase from Larix gmelinii enhances growth and cold tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana ［J］. Biol Plant ， 2017 ， 61 （ 1 ）： 95 - 105 .

国家药典委员会 . 中华人民共和国药典：一部［M］. 北京：中国医药科技出版社， 2020 ： 88 - 89 .

袁思文，刘育辰，刘刚，等 . 基于化学成分和DNA分子标记的甘草质量评价研究进展［J］. 北方园艺， 2019 （ 13 ）： 148 - 154 .

CAI S J ， BI Z ， BAI Y P ， et al . Glycyrrhizic acid induced differentiation repressed stemness in hepatocellular carcinoma by targeting c-Jun N -terminal kinase 1 ［J］. Front Oncol ， 2020 ， 9 ： 1431 .

KUDO T ， OKAMURA S ， ZHANG Y J ， et al . Topical application of glycyrrhizin preparation ameliorates experimentally induced colitis in rats ［J］. World J Gastroenterol ， 2011 ， 17 （ 17 ）： 2223 - 2228 .

KISO Y ， TOHKIN M ， HIKINO H ， et al . Mechanism of antihepatotoxic activity of glycyrrhizin，Ⅰ：effect on free radical generation and lipid peroxidation ［J］. Planta Med ， 1984 ， 50 （ 4 ）： 298 - 302 .

ZHANG Y H ， ISOBE K ， NAGASE F ， et al . Glycyrrhizin as a promoter of the late signal transduction for interleukin-2 production by splenic lymphocytes ［J］. Immunology ， 1993 ， 79 （ 4 ）： 528 - 534 .

BABA M ， SHIGETA S . Antiviral activity of glycyrrhizin against varicella-zoster virus in vitro ［J］. Antiviral Res ， 1987 ， 7 （ 2 ）： 99 - 107 .

SMOLARCZYK R ， CICHOŃ T ， MATUSZCZAK S ， et al . The Role of glycyrrhizin，an inhibitor of HMGB1 protein，in anticancer therapy ［J］. Arch Immunol Ther Exp（Warsz）， 2012 ， 60 （ 5 ）： 391 - 399 .

XU G J ， CAI W ， GAO W ， et al . A novel glucuronosyltransferase has an unprecedented ability to catalyse continuous two-step glucuronosylation of glycyrrhetinic acid to yield glycyrrhizin ［J］. New Phytol ， 2016 ， 212 （ 1 ）： 123 - 135 .

NAGASHIMA S ， HIROTANI M ， YOSHIKAWA T . Purification and characterization of UDP-glucuronate：baicalein 7- O -glucuronosyltransferase from Scutellaria baicalensis Georgi. cell suspension cultures ［J］. Phytochemistry ， 2000 ， 53 （ 5 ）： 533 - 538 .

SAWADA S ， SUZUKI H ， ICHIMAIDA F ， et al . UDP-glucuronic acid：anthocyanin glucuronosyltransferase from red daisy （ Bellis perennis ） flowers.Enzymology and phylogenetics of a novel glucuronosyltransferase involved in flower pigment biosynthesis ［J］. J Biol Chem ， 2005 ， 280 （ 2 ）： 899 - 906 .

KLINGHAMMER M ， TENHAKEN R . Genome-wide analysis of the UDP-glucose dehydrogenase gene family in Arabidopsis，a key enzyme for matrix polysaccharides in cell walls ［J］. J Exp Bot ， 2007 ， 58 （ 13 ）： 3609 - 3621 .

刘峰，黄妤，郭清泉，等 . 苎麻 UDPGDH 基因的cDNA克隆及表达分析［J］. 中国农业科学， 2008 ， 41 （ 11 ）： 3542 - 3548 .

ZHANG P Y ， SHAO Z R ， JIN W H ， et al . Comparative characterization of two GDP-mannose dehydrogenase genes from Saccharina japonica （Laminariales，Phaeophyceae）［J］. BMC Plant Biol ， 2016 ， 16 ： 62 .

贺顺姬，赵向丽，韩锐，等 . 盐藻尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶（ DsUGD ）基因的功能预测［J］. 四川大学学报：自然科学版， 2006 ， 43 （ 3 ）： 713 - 716 .

TURNER W ， BOTHA F C . Purification and kinetic properties of UDP-glucose dehydrogenase from sugarcane ［J］. Arch Biochem Biophys ， 2002 ， 407 （ 2 ）： 209 - 216 .

GIBEAUT D M ， CARPITA N C . Biosynthesis of plant cell wall polysaccharides ［J］. FASEB J ， 1994 ， 8 （ 12 ）： 904 - 915 .

CLARKIN C E ， ALLEN S ， KUIPER N J ， et al . Regulation of UDP-glucose dehydrogenase is sufficient to modulate hyaluronan production and release，control sulfated GAG synthesis，and promote chondrogenesis ［J］. J Cell Physiol ， 2011 ， 226 （ 3 ）： 749 - 761 .

BÄCKSTROM G ， HALLEN A ， HÖÖK M ， et al . Biosynthesis of heparin ［J］. Adv Exp Med Biol ， 1975 ， 52 （ 20 ）： 61 - 77 .

MALMSTRÖM A ， FRANSSON L A . Biosynthesis of dermatan sulfate.I.Formation of L -iduronic acid residues ［J］. J Biol Chem ， 1975 ， 250 （ 9 ）： 3419 - 3425 .

CARPITA N C ， GIBEAUT D M . Structural models of primary cell walls in flowering plants：consistency of molecular structure with the physical properties of the walls during growth ［J］. Plant J ， 2010 ， 3 （ 1 ）： 1 - 30 .

REITER W D ， CHAPPLE C ， SOMERVILLE C R . Mutants of Arabidopsis thaliana with altered cell wall polysaccharide composition ［J］. Plant J ， 2010 ， 12 （ 2 ）： 335 - 345 .

AMINO S I ， TAKEUCHI Y ， KOMAMINE A . Changes in enzyme activities involved in formation and interconversion of UDP-sugars during the cell cycle in a synchronous culture of Catharanthus roseus ［J］. Physiol Plantarum ， 2010 ， 64 （ 1 ）： 111 - 117 .

KANTER U ， USADEL B ， GUERINEAU F ， et al . The inositol oxygenase gene family of Arabidopsis is involved in the biosynthesis of nucleotide sugar precursors for cell-wall matrix polysaccharides ［J］. Planta ， 2005 ， 221 （ 2 ）： 243 - 254 .

朱延明，朱毅，端木慧子，等 . 大豆 GmUGD 基因家族生物信息学分析［J］. 东北农业大学学报， 2015 ， 46 （ 9 ）： 23 - 29 .

JOHANSSON H ， STERKY F ， AMINI B ， et al . Molecular cloning and characterization of a cDNA encoding poplar UDP-glucose dehydrogenase，a key gene of hemicellulose/pectin formation ［J］. Biochim Biophys Acta ， 2002 ， 1576 （ 1/2 ）： 53 - 58 .

OSMANI S A ， BAK S ， IMBERTY A ， et al . Catalytic key amino acids and UDP-sugar donor specificity of a plant glucuronosyltransferase， UGT 94 B 1：molecular modeling substantiated by site-specific mutagenesis and biochemical analyses ［J］. Plant Physiol ， 2008 ， 148 （ 3 ）： 1295 - 1308 .

彭励，李金亭，胡正海 . 乌拉尔甘草根与根状茎发育解剖学研究［J］. 西北植物学报， 2007 ， 27 （ 12 ）： 2429 - 2437 .

SAMAC D A ， LITTERER L ， TEMPLE G ， et al . Expression of UDP-glucose dehydrogenase reduces cell-wall polysaccharide concentration and increases xylose content in alfalfa stems ［J］. Appl Biochem Biotechnol ， 2004 ， 116 （ 1 ）： 1167 - 1182 .

LAI X J ， GU Y H ， TAO X ， et al . Cloning and characterization of uridine diphosphate glucose dehydrogenase gene from Ipomoea batatas ［J］. Russ J Plant Physl + ， 2014 ， 61 ： 298 - 308 .

赵则海，杨逢建，曹建国，等 . 野生与栽培乌拉尔甘草不同部位甘草酸含量分析［J］. 植物研究， 2005 ， 25 （ 4 ）： 444 - 448 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

光果甘草基因的克隆与多态性分析

基于生物信息学探讨泄浊解毒方调控细胞自噬治疗溃疡性结肠炎的机制

数据挖掘并验证人参总皂苷改善酒精性肝炎的机制

参附益心颗粒对心肌梗死后心力衰竭大鼠线粒体动力学的影响

基于miRNA-34a-5p/PI3K/Akt信号通路探讨泄浊解毒方预防小鼠结直肠腺瘤的作用机制

甘草UGDH1基因的克隆、生物信息学及表达分析

Cloning，Bioinformatics and Expression Analysis of UGDH1 Gene in Glycyrrhiza uralensis

DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20210246

摘要

Abstract

关键词

Keywords

references