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木质素是由聚合芳香醇构成的一类高聚物。在植物体内,木质素充斥于纤维素构架中,包围在木纤维等管束细胞和厚壁细胞壁外,对其具有形态建成、机械强度支撑的作用,并且通过疏导组织进行水分与矿物质运输,是陆生维管植物的进化过程中的必要因素。木质素还是地球的碳循环过程的重要参与者。
然而,木质素结构稳定,很难在短时间内被降解。在制浆造纸工业中,木质素是严重影响纸浆质量和造成环境污染的重要因素。在畜牧业中,饲草的木质素影响牲畜的消化与营养吸收,木质素含量的高低是饲草优劣的指标之一。降低木质素含量或改变其组分,将有利于更好地利用资源植物。
木质素在植物体内的生物合成途径一直是科学研究的重要方向。木质素的生物合成是一个复杂的多个酶参与的途径。该文对模式植物毛白杨木质素合成途径中的关键酶--肉桂醛辅酶A还原酶(CCR)进行了初步研究。
该文在已通过克隆测序得到毛白杨CCR基因序列的基础上,将该基因序列按照遗传密码规则转换为氨基酸序列,得到CCR蛋白的一级结构。并且通过SWISSMODEL服务器建立了毛白杨CCR蛋白的同源模型。对所建立模型Q值分析,氨基酸空间误差分析以及Ramachandran分布图均显示,该模型具有较高的可信度,可以为进一步研究毛白杨CCR蛋白结构提供有力的参考信息。对该模型二级结构统计结果表明,毛白杨CCR蛋白同源模型具有14个螺旋结构,其中α螺旋12个,310螺旋2个;具有10个β折叠股结构,其中7股形成平行的β折叠片,3股形成混合β折叠片。
在已构建毛白杨CCR原核表达载体pQE31-CCR的基础上,以大肠杆菌M15为表达菌种,以IPTG为诱导剂,对其高效表达条件进行了优化,建立了体外大量表达毛白杨重组CCR蛋白的体系与方法。在该体系下,诱导表达后可溶性CCR蛋白占总蛋白将近8％。并且应用亲和层析法通过Ni2+-NTA柱一步纯化出了融合CCR蛋白,纯化后的CCR蛋白纯度达到95％以上。以上结果为接下来对毛白杨CCR蛋白功能的研究打下了基础。