[发明专利]一种高粱E3泛素连接酶SbBAG4基因及其重组载体和表达方法

说明书

本发明公开了一种高粱E3泛素连接酶SbBAG4基因，其其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明还公开一种高粱E3泛素连接酶SbBAG4基因编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明还公开了包含上述高粱E3泛素连接酶SbBAG4基因的重组载体和表达方法。本发明通过水稻BAG4基因的蛋白序列，从高粱基因组数据库中获得高粱同源基因SbBAG4，该基因全长780bp，并且根据该基因构建了原核表达载体，用蛋白纯化系统对其进行纯化，其结果为进一步研究蛋白晶体结构和生物学特性奠定基础，进而为通过基因编辑方法提高高粱的抗逆性提供依据。

技术领域

本发明涉及一种高粱E3泛素连接酶SbBAG4基因及其重组载体和表达方法，属于生物技术领域。

背景技术

高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)，又名芦黍、芦栗，是一种重要的禾谷类作物，具有较强的抗逆境能力，也是饲料、酿酒、生产生物燃料、造纸以及工业淀粉的重要原料，同时也是近年来广泛使用的的一种畜牧饲用作物。高粱在我国的栽培历史悠久，在建国之前并未规模化栽培，直到上世纪70年代，随着经济和社会的发展，我国才逐渐重视并规模化栽培高粱。高粱属于短日照C4植物，相比其它的能源作物，高粱具有更加明显的光合作用效率以及更高的产量优势，因此，被誉为“高能作物”。近年来，随着全球性的环境问题和能源危机的日益严重，人们不断的再寻求一种安全、无污染、高效的生物质能源。其中高粱作为一种优质的能源植物引起科学界的重视和研究。为了更加深入研究高粱，美国能源部生物和环境研究中心于2009年顺利对高粱基因组进行测序并组装，这标志着对高粱的研究工作进入基因水平，同时也为高粱重要基因的克隆和功能分析提供了便利。

泛素于1975年从牛的胸腺中分离出来，随后在大多数真核生物中都发现了该分子的存在，其编码的蛋白大约8.5kDa，由76个在序列上高度保守的氨基酸组成，因其广泛存在而称之为泛素。泛素通过共价结合的方式作用到目标蛋白的过程被称为蛋白质泛素化，通过这个过程使目标蛋白在26S蛋白酶体中被水解(Smalle and Vierstra 2004)。泛素-26蛋白酶体系由泛素激活酶E1(ubiquitin activation enzyme,E1)、泛素结合酶E2(ubiquitinconjugating enzyme,E2)、泛素连接酶(ubiquitin ligase,E3)以及26S蛋白酶体组成。在ATP存在的情况下，泛素激活酶E1通过其活性中心半胱氨酸的巯基与泛素的甘氨酸端形成硫酯键而活化游离的泛素，活化的泛素被转移给泛素结合酶E2，然后在泛素连接酶E3的作用下，通过与E2结合作为桥梁把泛素转移给目标蛋白，最终，目标蛋白在26S蛋白酶体中被分解为多肽、氨基酸可供重复使用

泛素-26S蛋白酶体降解途径(Ubiquitin Proteasome System,UPS)对调节植物体内蛋白质和酶的平衡起着关键的作用，据报道在拟南芥里大约有6％的基因编码泛素-26S蛋白酶体组分。这种蛋白质降解途径的作用涉及到植物形态发生(plant morphogenesis)、开花、光周期、激素调控以及寄主植物应对生物胁迫与非生物胁迫等整个生命过程。

近年的研究表明，泛素激活酶E1和泛素结合酶E2比较保守，种类较少，在大多数真核生物中只有1个或2个E1，数十个E2，但E3泛素连接酶的结构变化多样，并且有较多的种类和类型，是底物识别多样性的最主要因素。因此，对植物E3泛素连接酶进行深入研究显得尤为重要。

Bcl-2相关抗凋亡(Bcl-2associated athanogene,BAG)家族蛋白是一类多功能E3泛素连接酶蛋白家族成员,其功能广泛,在酵母、植物和动物中都存在。已有的研究表明,植物中的BAG蛋白介入植物对温度、盐以及病原菌侵染等逆境胁迫的响应、植物程序性细胞死亡等生物学过程。但迄今为止，国内外尚未见该基因在高粱中研究报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高粱E3泛素连接酶SbBAG4基因及其重组载体和表达方法。