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黄酮类化合物是一类广泛存在于植物界的次生代谢产物，它对植物的生理生态功能具有重要作用，如花卉着色、紫外线防护、化感作用和病理防御。黄酮类化合物通过苯丙烷类途径合成，并且该途径上的大多数酶已经被确定。黄芩是一种主产于亚洲的多年生草本植物，其根被作为传统中药用于炎症和细菌性疾病的治疗。在黄芩类中有几种常用的药用品种，包括正品黄芩和粘毛黄芩，它们的主要活性成分是黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素和汉黄芩素等黄酮类化合物。近年的研究证实黄芩黄酮能抗艾滋病毒和白血病毒，有助于治疗乳腺癌、肝癌、胰腺癌和前列腺癌等，还有清除自由基的功效。然而，关于黄芩黄酮类化合物生物合成关键酶的信息还罕见报道。
在本研究中，通过cDNA末端快速扩增技术(RACE)成功克隆了粘毛黄芩类黄酮生物合成途径中三个关键酶基因：苯丙氨酸解氨酶、查尔酮合成酶和黄酮醇3—羟化酶。
克隆到一条苯丙氨酸解氨酶基因cDNA全长，命名为Svpal，并登录到Genbank获得了基因序列登录号FJ432698。Svpal全长2406bp，包括5’和3’非翻译区、polyA尾巴和一个编码2133bp的ORF，它编码一条711个氨基酸残基的PAL蛋白质，预测分子式为C3405H5447N949O1038S28，分子量为77.180kDa，等电点为5.97。TargetP分析结果显示SvPAL定位于细胞质基质，且无转运肽。ProtScale预测SvPAL是疏水性蛋白质。通过GOR预测SvPAL的二级结构，结果显示SvPAL含有43.88％的α—螺旋，12.10％的延伸链和44.02％的无规则卷曲。分析SvPAL蛋白的三级结构显示，SvPAL，亚基包含多个重要的功能结构域，如MIO位点等。用Neighber—joining方法构建了系统进化树，SvPAL很清楚地和其他植物中的PAL合为一簇，从分子水平上验证了所选植物的PAL可能起源于同一个祖先。
克隆到一条查尔酮合成酶基因cDNA全长，命名为Svchs，并登录到Genbank获得了基因序列登录号EU386767。Svpal全长1649bp，包括5’和3’非翻译区、polyA尾巴和一个编码1170bp的ORF，它编码一条390个氨基酸残基的CHS蛋白质，预测分子式为C1898H3012N506O565S19，分子量为42.566kDa，等电点为5.79。TargetP分析结果显示SvCHS定位于细胞质基质，且无转运肽。ProtScale预测SvCHS是疏水性蛋白质。通过GOR预测SvCHS的二级结构，结果显示SvCHS含有37.44％的α—螺旋，18.97％的延伸链和43.59％的无规则卷曲。分析SvCHS蛋白的三级结构显示，SvCHS亚基包含多个重要的功能结构域，如丙二酰CoA结合位点、CHS催化中心等。用Neighber—joining方法构建了系统进化树，SvCHS很清楚地和其他植物中的CHS合为一簇，从分子水平上验证了所选植物的CHS可能起源于同一个祖先，也反映出黄酮化合物为聚类指标的进化生物学意义，从而说明类黄酮代谢关键酶的CHS蛋白在自然演化进程中的遗传保守性和功能稳定性。
克隆到一条黄酮醇3—羟化酶基因cDNA全长，命名为Svf3h，并登录到Genbank获得了基因序列登录号FJ432699。Svf3h全长1317bp，包括5’和3’非翻译区、polyA尾巴和一个编码1050bp的ORF，它编码一条350个氨基酸残基的F3H蛋白质，预测分子式为C1751H2732N474O524S18，分子量为39.382kDa，等电点为5.41。TargetP分析结果显示SvF3H定位于细胞质基质，且无转运肽。ProtScale预测SvF3H是疏水性蛋白质。通过GOR预测SvF3H的二级结构，结果显示SvF3H含有31.43％的α—螺旋，22.29％的延伸链和46.29％的无规则卷曲。分析SvF3H蛋白的三级结构显示，SvF3H亚基包含多个重要的功能结构域，如Fe2+结合位点和2-酮戊二酸结合位点等。用Neighber—jioining方法构建了系统进化树，SvF3H很清楚地和其他植物中的F3H合为一簇，从分子水平上验证了所选植物的F3H可能起源于同一个祖先，也反映出植物间的黄酮醇类化合物含量差异与植物问亲缘关系可能存在一定相关性。
对三个关键酶基因Svpal、Svchs和Svf3h的克隆和分析，为黄酮生物合成的分子机理和代谢调控提供了候选靶点和理论参考，也有助于相关药用植物资源的开发利用。