在栽培的海带Saccharina japonica中首次发现G蛋白α亚基及其在应激条件下的表达

褐藻S. japonica的G蛋白α亚基基因SjGPA1通过基因组测序和分子生物学方法鉴定，其开放阅读框1065bp编码354个氨基酸，具有稳定亲水性且无信号肽和跨膜域。系统发育分析显示其与褐藻S. thunbergii同源且与U. pinnatifida和E. siliculosus形成姐妹群。转录组学显示低盐胁迫显著上调SjGPA1表达（3.52倍），而干旱、黑暗和高温抑制其蛋白积累。重组蛋白显示GTP结合能力但无水解活性。该基因可能参与褐藻环境胁迫适应机制，为分子育种提供依据。

　　

摘要

异三聚体G蛋白是介导真核生物生长、发育和应激反应的信号转导的关键组成部分。在此研究中，我们利用基因组数据库、分子技术和生物信息学分析，鉴定并表征了来自经济重要褐藻Saccharina japonica的G蛋白α亚基基因(SjGPA1)。该基因由核基因组编码，包含一个1,065个碱基对的开放阅读框，编码354个氨基酸。预测的蛋白质分子量为39.84 kDa，等电点为4.90，具有稳定的亲水性特征，且不包含信号肽和跨膜结构域。SjGPA1具备Gα蛋白典型的保守功能结构域，主要定位于细胞质和细胞核中。系统发育分析显示，SjGPA1属于褐藻（Phaeophyceae）的单系群，与Sargassum thunbergii中的同源基因亲缘关系最密切，并与Undaria pinnatifida及模式褐藻Ectocarpus siliculosus中的Gα蛋白形成姐妹群。启动子分析发现了22个顺式作用元件，其中包括9个与生长相关的元件、2个与激素相关的元件、6个与光相关的元件以及5个与应激相关的元件。实时定量PCR结果显示，低盐度显著上调了的表达（3.52倍），而高温对其表达没有显著影响；在高光照、干旱或黑暗条件下未检测到其转录本。相反，Western blotting分析表明，在干旱和黑暗条件下的蛋白质水平显著降低，在高温、低盐度及高光照条件下其积累明显受到抑制。纯化的重组能够结合GTP，但未检测到其GTP酶活性。这些结果共同表明了复杂的转录后调控机制，并暗示有助于S. japonica适应海洋环境压力，为进一步的機能分析和抗逆性分子育种提供了基础。