文献类型： 中文期刊

作者： 朱博为 ¹ ; 于佳玄 ¹ ; 李新国 ¹ ; 刘菊华 ² ;

作者机构： 1.海南大学热带农林学院

2.中国热带农业科学院热带生物技术研究所

关键词： 巴西蕉;胆碱单加氧酶;甜菜碱醛脱氢酶;同源克隆;原核表达

期刊名称： 广西植物

ISSN： 1000-3142

年卷期： 2025 年 45 卷 007 期

页码： 1282-1294

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 胆碱单加氧酶（choline monooxygenase, CMO）和甜菜碱醛脱氢酶（betaine aldehyde dehydrogenase, BADH）分别是香蕉甘氨酸甜菜碱（glycine betaine, GB）合成过程中的限速酶和关键酶。先前研究在不同基因型香蕉中发现来源于香蕉A、B基因组的CMO和BADH基因存在显著性结构差异，可能导致其功能分化。为了从蛋白水平解析香蕉A、B基因组CMO和BADH酶学特性差异，该研究以巴西蕉（Musa acuminata L. AAA group, cv.Cavendish）为材料，克隆MaCMO和MaBADH编码序列，通过生物信息学分析其结构特征，构建pET28a-MaCMO和pET28a-MaBADH原核表达载体，转化大肠杆菌BL21（DE3）,筛选活性蛋白表达最优条件，并利用镍亲和层析柱纯化蛋白，最终确定香蕉CMO和BADH活性蛋白的诱导与纯化方法。结果表明：（1）MaCMO具有加氧酶家族典型的Rieske型[2Fe-2S]结构域和铁结合位点；MaBADH含有高度保守的醛脱氢酶十肽序列。（2）MaCMO蛋白由425个氨基酸组成，蛋白分子质量47.48 kDa,二级结构以无规则卷曲为主，为亲水性蛋白；MaBADH蛋白由505个氨基酸组成，蛋白分子质量55.10 kDa,二级结构以α-螺旋为主，为亲水性蛋白。（3）BL21（DE3）原核表达系统中，在28℃、18 h、IPTG浓度0.5 mmol·L^-1条件下，MaCMO在包涵体中大量表达非活性蛋白；MaBADH活性蛋白在37℃、12 h、IPTG浓度0.1 mmol·L^-1时表达量最大，可通过亲和层析法纯化。综上认为，在BL21（DE3）原核表达系统中，MaCMO表达非活性蛋白，MaBADH表达活性蛋白。该研究结果为解析香蕉A、B基因组CMO和BADH的功能差异提供了蛋白水平的理论依据，并为同源基因的功能分化研究提供了技术参考。