甘蓝型油菜γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（GCS）基因的克隆及生物信息分析

摘要

谷胱甘肽（glutathione, GSH）在生物体内具有抗氧化、抗衰老和重金属解毒等重要的生理功能。谷氨酸半胱氨酸连接酶（glutamate cysteine ligase, GCS）是合成谷胱甘肽的关键酶，又名γ-谷氨酰基半胱氨酸合成酶（γ-glutamylcysteine synthetase, γ-ECS）。本研究利用RT-PCR技术从甘蓝型油菜（Brassica napus L.）镉低积累品种‘美国油王88’中克隆到谷胱甘肽合成酶基因GCS的2个拷贝，分别命名为Bn-GCS-1和Bn-GCS-2。序列分析表明Bn-GCS-1的ORF长度为1 536 bp，推测编码蛋白含有511个氨基酸，分子量为57.58 kD，等电点为6.02;Bn-GCS-2的ORF为1 545 bp，推测编码514个氨基酸，分子量为57.95 kD，等电点为5.90。氨基酸序列比对和进化树分析发现，Bn-GCS-1和Bn-GCS-2与其他植物同源蛋白具有较高的一致性，且与白菜型油菜和甘蓝型油菜归为一类，亲缘关系最近。2个蛋白都由保守结构谷氨酸-半胱氨酸连接酶，γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶组成，属于谷氨酰半胱氨酸连接酶家族基因。亚细胞定位预测结果表明定位在叶绿体的概率为99.8%。本研究结果为进一步分析Bn-GCS-1和Bn-GCS-2基因功能及谷胱甘肽生物合成提供了理论依据。