《NMT調控茶葉咖啡鹼代謝的功能蛋白質組學研究》是依託華南農業大學，由陳忠正擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：NMT調控茶葉咖啡鹼代謝的功能蛋白質組學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳忠正
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
咖啡鹼是茶樹體內重要的次生代謝產物，其生物合成主要以黃嘌呤核苷為底物，經三步轉甲基化反應催化合成。NMT家族成員是催化反應的關鍵酶蛋白，其受NMT基因調控。本課題組已從南崑山毛葉茶、英紅9號茶樹品種中克隆出多達47個NMT基因，功能鑑定證明其具有不同的催化特性，但核苷酸和胺基酸序列高度同源，內在機理何在？本研究擬以低咖啡鹼/高可可鹼南崑山毛葉茶、高咖啡鹼/低可可鹼英紅9號為研究材料：通過FISH雜交輔以southern雜交構建家族基因與染色體基因組的關係，表達是否存在可變剪下；通過定量PCR、western blotting技術回溯各酶蛋白與基因轉錄、翻譯的關係；通過生物信息學結合基因定點突變，剖析酶蛋白與基因調控的關係；通過酶催化特性及圓二色譜分析，揭示各酶蛋白的差異及對底物識別特性。本研究工作的開展，對於從功能蛋白質組學角度，揭示NMT家族酶蛋白調控茶葉咖啡鹼代謝機理具有重要意義。
結題摘要
咖啡鹼是茶樹體內的重要功能物質並受NMT基因的調控合成，項目組前期從茶葉中克隆了系列序列高度同源但功能差異的NMT基因。為深入探明多NMT基因調控茶葉咖啡鹼合成機理，本項目設計探討了茶葉NMT基因從基因組轉錄到cDNA是否存在可變剪下、基因序列尤其特定鹼基對其功能的影響、基因酶蛋白與基因轉錄及翻譯的關係、酶活性與其空間構象的關係、多基因是如何發揮功能的等研究內容。結果表明，不同特性的茶葉體內其調控咖啡鹼合成的NMT基因多樣性屬普遍現象；不同NMT基因內的特定鹼基對其酶蛋白催化功能具有特定意義，單個鹼基突變引發胺基酸變化往往導致表達蛋白的催化活性變化；基因組southern雜交僅檢測到單一NMT雜交帶推測NMT從基因組DNA到mRNA過程存在可變剪下轉錄現象；不同NMT基因的轉錄水平從茶樹新稍的芽頭到其下的一葉、二葉均曾下降現象，同時發現在同一葉位咖啡鹼合成酶基因的表達水平高於可可鹼合成酶基因，但在基因翻譯水平咖啡鹼合成酶蛋白在新稍中的含量卻反高於可可鹼合成酶蛋白；不同NMT基因具有不同的底物識別特性和催化能力差異決定於其酶蛋白所形成的特定空間結構，並且發現家族基因蛋白間存在互作現象，並首次把茶葉體內合成的NMT酶蛋白定位線上粒體。本研究的開展及取得的結果，從功能蛋白質組學角度深入闡明了茶葉體內多NMT基因調控咖啡鹼合成的機理，並為通過生物技術途徑改良茶葉生物鹼的合成提供了數據和技術的支持。
