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多穗柯催化根皮素糖基化的糖基转移酶鉴定与功能分析

多穗柯催化根皮素糖基化的糖基转移酶鉴定与功能分析

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作者：张杰华北理工大学

学位级别：硕士

多穗柯中黄酮类化合物含量高,种类丰富,这些黄酮类化合物具有十分重要的药用价值,多穗柯因而被当作药食两用的传统中草药。其中二氢查尔酮类物质根皮苷和三叶苷被证明具有降血糖、降血脂、降血压、抗炎、抗氧化作用。研究发现催化黄酮... 详细信息

多穗柯中黄酮类化合物含量高,种类丰富,这些黄酮类化合物具有十分重要的药用价值,多穗柯因而被当作药食两用的传统中草药。其中二氢查尔酮类物质根皮苷和三叶苷被证明具有降血糖、降血脂、降血压、抗炎、抗氧化作用。研究发现催化黄酮类物质合成的PAL、4CL、CHS和CHI等基因是多穗柯中根皮苷和三叶苷合成的共享基因,而催化根皮素的尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶（UGT）是二者代谢途径的唯一分支点,是决定根皮苷和三叶苷含量的关键基因。因此从多穗柯中筛选鉴定出能够特异性催化根皮素生成根皮苷和三叶苷的UGT,对于揭示根皮苷和三叶苷含量变化的机制和体外合成二氢查尔酮物质具有十分重要的意义。基于此,本研究通过分析不同根皮苷和三叶苷含量多穗柯中Lp UGT基因的表达水平和代谢物含量之间的相关性,在107条Lp UGT基因中筛选得到4条Lp P2`GT和3条Lp P4`GT。体外催化活性分析验证了Cluster-6439.143031和Cluster-6439.111627蛋白具有催化根皮素生成根皮苷的功能,Cluster-6439.98883蛋白具有催化根皮素生成三叶苷的功能。使用4种化学结构相似的底物芹菜素、柚皮素、柚皮素查尔酮、山奈酚验证了Lp P2`GT（Cluster-6439.143031）和Lp P4`GT（Cluster-6439.98883）蛋白的专一性。酶动力学分析结果表明Cluster-6439.143031蛋白催化根皮素底物的K比Cluster-6439.98883蛋白低,K/K比Cluster-6439.98883高,表明Cluster-6439.143031蛋白对根皮素底物有较高的亲和力和催化效率。分子对接结果显示Lp P2`GT和Lp P4`GT蛋白催化活性位点的构象差异是催化根皮素生成不同糖苷产物的关键;UGT蛋白使根皮素分子质子化的效率能够影响根皮素底物与UDP-葡萄糖的亲核取代反应,表现出Lp P2`GT和Lp P4`GT蛋白催化活性的差异。这些结果证明了Lp P2`GT和Lp P4`GT基因的功能,在分子水平揭示二者不同催化功能以及催化效率差异可能的分子机制;本研究中筛选、鉴定出的Lp P2`GT和Lp P4`GT对于进一步揭示多穗柯根皮苷和三叶苷含量变化的机制和体外合成二氢查尔酮物质具有十分重要的理论和实践意义。图34幅;表20个;参90篇。

关键词：多穗柯尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶根皮素2`-o-糖基转移酶根皮素4`-o-糖基转移酶

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