烟草NteIF2α的克隆、表达与抗体的制备

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真核生物中,真核翻译起始因子eIF2α(αsubunit of eukaryotic translation initiation factor 2)在蛋白的合成调控中起着非常重要的作用。在动物和酵母细胞中,eIF2α的研究已经取得巨大进展。在植物中,研究进展缓慢,eIF2α的报道相对较少,主要集中在拟南芥中。目前,烟草上尚无有关eIF2α的报道。本论文克隆了烟草NteIF2α的cDNA序列并采用生物信息学软件进行序列分析,采用实时荧光定量PCR(quantitative Real-time,qRT-PCR)对该基因在不同组织的不同器官里的表达进行了分析。进一步研究了NteIF2α对生物(TMV病毒)和非生物(AZA、SA、MeJA信号物质)胁迫的响应。最后,构建了NteIF2α的原核表达载体,进一步对其蛋白进行了表达与纯化,进一步制备了多克隆抗体并对其进行了检测。本研究为进一步研究植物eIF2α的功能及其参与的蛋白翻译调控机理奠定了基础。主要研究结果如下:首先,采用RT-PCR方法克隆了栽培烟草Nicotiana tabacum L.K326中NteIF2α基因的ORF序列(GenBank登录号:KR184725和KR184726),并采用分析软件对其序列进行生物信息学分析。结果表明,栽培烟草N.tabacum K326中包含了NteIF2α-1和NteIF2α-2两个拷贝,相似性高达99.7%。序列包含了典型的eIF2α功能域、保守的磷酸化调节位点和eIF2B作用位点。进化分析表明NteIF2α-1和NteIF2α-2可能分别来自其两个二倍体亲本-林烟草和绒毛烟草,与茄科进化关系更近。磷酸化位点分析表明NteIF2α蛋白的56位丝氨酸是蛋白激酶潜在的磷酸化位点,可能参与蛋白合成的调节。其次,提取烟草N.tabacum L.K326的叶、根、茎、花等组织的RNA,以反转录后的cDNA为模板,采用实时荧光定量PCR(quantitative Real-time,qRT-PCR)对NteIF2α-1和NteIF2α-2两个基因在烟草的不同组织中的表达进行了分析。NteIF2α在烟草K326的不同组织中的表达结果显示NteIF2α-1和NteIF2α-2在不同组织器官中都有表达,两种类型的NteIF2α呈现的表达量不同,其中NteIF2α-2的表达量较高,这表明不同的器官中eIF2α家族成员功能不同。另外用不同浓度的AZA、SA和MeJA处理烟草幼苗,并且用TMV病毒接种团棵期烟草。结果表明,AZA、SA和MeJA均可以激活NteIF2α的表达,喷施AZA后3 h NteIF2α的表达量最高,喷施SA后48 h NteIF2α的表达量最高,喷施MeJA后24 h NteIF2α的表达量最高。TMV病毒侵染后3 h,6 h和12 h NteIF2α的表达受到抑制,在12 h表达量最低,之后24 h和48 h逐渐提高。再次,为了研究eIF2α的功能及其参与的植物蛋白翻译调控机制,本研究构建了原核表达载体pET15b-NteIF2α,并在16oC条件下,使用浓度为0.2 mM的IPTG诱导其13 h,在大肠杆菌表达菌BL21-CodonPlus-(DE3)-RIPL中成功表达了烟草NteIF2α蛋白。采用Ni2+-NTA琼脂糖亲和层析柱和阴离子交换柱对获得的重组蛋白进行初步纯化,采用分子筛对获得的可溶性蛋白进行进一步纯化,得到了条带单一的纯蛋白,并采用Western-blotting蛋白印迹法对表达的蛋白进行了鉴定。最后,制备了具有较高特异性和灵敏性的NteIF2α多克隆抗体,结果表明NteIF2α抗体的效价为1:400000。采用该抗体检测NteIF2α在烟草K326不同组织的表达情况。检测结果表明,NteIF2α只在叶片中表达,而在根、茎和花中表达较低或者不表达。本研究首次在烟草中克隆到了NteIF2α基因的cDNA序列并成功进行了原核表达和纯化,为进一步研究植物eIF2α的功能及其参与的蛋白翻译调控机理奠定了基础。同时初步探索了NteIF2α对不同生物和非生物胁迫的应答反应,为深入探究植物中NteIF2α的胁迫应答机制提供了基础。
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