唇形科8種藥用植物漆酶基因的發現與生物信息學分析

陳進芳，陳祥慧，李 卿，馮婧嫻，周 正，張 磊，吳 宇*，黃玉香

? 藥材與資源 ?

唇形科8種藥用植物漆酶基因的發現與生物信息學分析

陳進芳1，陳祥慧1，李 卿2*，馮婧嫻3，周 正4，張 磊4，吳 宇4*，黃玉香5

1. 海南醫學院第二附屬醫院藥學部，海南 海口 570311 2. 中國人民解放軍海軍軍醫大學附屬上海長征醫院藥劑科，上海 200003 3. 上海中醫藥大學中藥研究所，上海 201203 4. 中國人民解放軍海軍軍醫大學藥學院，上海 200433 5. 泉州醫學高等專科學校藥學院，福建 泉州 362000

分析漆酶在唇形科藥用植物中的異同，以期為唇形科藥用植物中漆酶的后續研究提供依據。通過生物信息學方法從唇形科8種藥用植物的轉錄組數據庫中發掘了31個完整漆酶基因并解析其特征，包括序列的同源性、理化特征、信號肽、導肽、跨膜結構域、糖基化與磷酸化位點、二級結構和銅離子結構域等，并對它們的進化關系以及表達模式進行了初步分析。唇形科藥用植物漆酶基因均具有典型的漆酶結構特征，相對分子質量在62 000左右，多數含有分泌途徑的信號肽，無規則卷曲和延伸鏈是其二級結構的主要構成部分；通過與擬南芥和丹參漆酶共同構建系統進化樹，能將其分為7個亞族。對唇形科藥用植物漆酶基因的詳細分析，可為后續該酶基因的深入研究以及通過生物技術手段對唇形科藥用植物藥效物質進行代謝調控以及關鍵酶基因的定點突變提供參考信息。

唇形科；藥用植物；漆酶；轉錄組；生物信息學

漆酶是一種廣泛存在于自然界（細菌、真菌、植物以及動物）中的含有多個銅離子的多酚氧化酶（EC1.10.3.2）[1]，最早由日本科學家Yoshida在漆樹中發現，故而得名“漆酶”[2]。它能通過自由基催化反應機制以氧氣作為電子受體直接氧化芳香族化合物或其介體，而后在介體的介導下氧化大分子木質素或者非酚型芳香族化合物，被廣泛用于工業污水處理、紡織、造紙、食品、有機合成以及生物能源等領域[3-4]。

漆酶在植物體內往往以基因家族形式存在[5]，目前在玉米Linn.中發現了5個漆酶[6]，在擬南芥(L.) Heynh.中發現了17個漆酶[7]，在毛果楊Torr. & Gray和歐洲云杉(L.) Karst.中分別發現了49和112個漆酶[8-9]，在唇形科植物丹參Bunge中先后發現了29和65個漆酶[10-11]，這些漆酶功能各異，發揮著復雜作用，有些甚至發揮相反作用，這為我們研究漆酶功能及其作用機制帶來了困難。

前期本課題組在研究丹參次生代謝產物過程中發現丹參漆酶與丹酚酸B生物合成密切相關[10, 12]。丹參是唇形科藥用植物的代表，唇形科為一世界性分布的較大的科，有220余屬3500余種，科內藥用植物資源豐富[13]。丹酚酸B為酚酸類物質，來源于苯丙氨酸代謝途徑（phenylpropanoid pathway）。苯丙氨酸代謝途徑的部分代謝產物，如黃酮、酚酸和木脂素等，是眾多藥用植物的藥效物質，如黃芩中的黃芩苷，夏枯草、紫蘇和鼠尾草屬植物中的迷迭香酸等。為了給唇形科其他藥用植物的漆酶研究提供依據，本研究借助薄荷基因組進化聯盟（mint evolutionary genomics consortium）公布的轉錄組信息[14]，對唇形科常用藥用植物的漆酶基因進行了挖掘、鑒定和詳細的生物信息學分析，包括序列特征、信號肽、導肽、跨膜結構域、二級結構和銅離子結構域等，并對它們的進化關系以及表達模式進行了初步分析，以期為唇形科藥用植物中漆酶的后續研究指明方向。

1 材料

根據薄荷基因組進化聯盟的工作成果[14]，從Dryad Digital Repository數據庫（https://doi.org/ 10.5061/dryad.tj1p3）中下載黃芩Georgi、夏枯草L.、荊芥L.、紫蘇L.、留蘭香L.、廣藿香(Blanco) Benth.、西班牙鼠尾草Vahl、撒爾維亞L. 8種唇形科藥用植物的轉錄組數據及其注釋結果，每種植物的基本概況和轉錄組數據信息如表1所示。

2 方法

2.1 漆酶基因的獲取

以漆酶英文名稱“laccase”和其保守結構域——銅離子結構域名稱“Cu-oxidase”為關鍵詞，在8種藥用植物的轉錄組注釋結果中分別搜索相關基因，將獲得的基因通過blastx比對方法，在美國國立生物技術信息中心（national center of biotechnology information，NCBI）公共數據庫中進行同源序列比對，根據比對結果，篩除非漆酶基因和片段基因。篩選后的基因通過Vector NTI 11軟件取其開放閱讀框（open reading frame，ORF），利用MEGA5軟件將其翻譯成氨基酸序列后，再次通過blastp比對方法在NCBI數據庫中進行候選漆酶基因的同源比對，確認其是否具有完整的漆酶功能域。

2.2 漆酶的生物信息學分析

篩選得到的漆酶氨基酸序列通過ProtParam在線工具（https://web.expasy.org/protparam/）進行理化特性預測分析，包括漆酶的氨基酸數量、蛋白質相對分子質量、等電點、蛋白質不穩定系數等；漆酶的信號肽預測在SignalP-5.0 Server（http:// www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/）上完成；用TargetP-2.0 Server（http://www.cbs.dtu.dk/services/ TargetP/）進行漆酶的導肽預測；用SoftBerry中的ProtComp 9.0（http://linux1.softberry.com/）對漆酶進行亞細胞定位預測；跨膜結構域的預測分析通過TMHMM Server v. 2.0（http://www.cbs.dtu.dk/ services/TMHMM/）完成；蛋白糖基化位點預測在NetNGlyc 1.0 Server（http://www.cbs.dtu.dk/services/ NetNGlyc/）和YinOYang 1.2 Server（http://www. cbs.dtu.dk/services/YinOYang/）上進行；磷酸化位點預測用NetPhos 3.1 Server（http://www.cbs.dtu.dk/ services/NetPhos/）完成。利用蛋白質二級結構預測工具SOPMA（https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/ npsa_ automat.pl?page＝npsa_sopma.html）在線完成漆酶蛋白的二級結構預測分析，包括α-螺旋、β-折疊、無規則卷曲和延伸鏈等。

表1 8種唇形科藥用植物的基本信息和轉錄組數據

*此品非《中國藥典》收載的荊芥正品，《中國藥典》收載的荊芥實為裂葉荊芥Briq.，其干燥地上部分和干燥花穗分別以荊芥和荊芥穗入藥[15]

*This isL. and it is not the Chinese medicine recorded in Chinese pharmacopoeia. In, it isBriq. with its aerial part used as schizonepetae herba and the dried flower spikes used as schizonepetae spica[15]

2.3 漆酶的結構域序列分析

通過Pfam 33.1（http://pfam.xfam.org/）尋找漆酶的3個銅離子結構域，利用MEGA5軟件的ClustalW程序對3個銅離子結構域分別進行多序列比對，并用WEBLOGO（http://weblogo.berkeley.edu/ logo.cgi）對漆酶銅離子結構域的氨基酸組成進行可視化分析，所有參數選擇默認設置。

2.4 漆酶的系統進化樹構建

從TAIR（The Arabidopsis Information Resource，https://www.arabidopsis.org/）數據庫中下載擬南芥漆酶家族成員共17條氨基酸序列作為參考序列，同時從已報導的丹參文獻的Supplementary Text 1中獲得丹參漆酶序列[10]，利用MEGA5軟件中的ClustalW程序對所有漆酶氨基酸序列進行多重序列比對，并用鄰位連接法（neighbor-joining，NJ）構建系統進化樹，用自舉（Bootstrap）方法檢驗進化樹的拓撲結構，重復抽樣次數設為1000，將大于50%的Bootstrap值顯示在進化樹上。結合擬南芥中漆酶的分類[7]，對唇形科藥用植物漆酶進行分類。

2.5 漆酶基因表達量的熱圖繪制

薄荷基因組進化聯盟對測序的物種進行了表達量統計，利用R語言，將漆酶基因對應的表達量從相應物種的表達量數據庫中提取出來，用MeV（Multi Experiment Viewer）軟件進行熱圖繪制。

3 結果與分析

3.1 唇形科藥用植物漆酶基因的確認

薄荷基因組進化聯盟對唇形科多種植物進行了轉錄組測序，并對組裝后的基因序列進行了注釋，注釋依據為擬南芥、SwissProt和Pfam數據庫。通過“laccase”和漆酶保守結構域“Cu-oxidase”2個關鍵詞，分別在黃芩、紫蘇、廣藿香、夏枯草、荊芥、留蘭香、撒爾維亞和西班牙鼠尾草這8種藥用植物的轉錄組中尋找到了42、50、58、81、40、64、53和50個漆酶相關注釋結果。這些漆酶相關基因與NCBI數據庫的同源比對結果顯示，黃芩、紫蘇、廣藿香夏枯草荊芥、留蘭香、撒爾維亞和西班牙鼠尾草中分別只有2、3、5、2、4、4、6和5條完整漆酶基因，其他基因均為漆酶片段基因或非漆酶基因。漆酶全長基因翻譯成氨基酸后，與NCBI數據庫的同源比對結果如表2所示。結果顯示，這些漆酶與芝麻L. 或丹參的漆酶同源，其中與芝麻漆酶同源的有19個，黃芩和廣藿香的漆酶僅與芝麻漆酶同源。與丹參漆酶同源的漆酶蛋白有16個，這些漆酶中，與丹參漆酶相似度最高的是撒爾維亞漆酶（SoLAC3），相似度達91.63%。

表2 唇形科8種藥用植物漆酶與同源蛋白的相似性比較

3.2 唇形科藥用植物漆酶蛋白的理化特性分析

將獲得的31個完整漆酶蛋白通過ProtParam在線工具進行理化特性分析，包括氨基酸殘基數量、蛋白質相對分子質量、理論等電點（PI）、不穩定系數和總平均親水性等內容，結果如表3所示。

從表3中可以看出，漆酶的氨基酸殘基數量在513～590個氨基酸范圍內，與同科植物丹參漆酶的長度相似[10]。其中氨基酸數量最多的是留蘭香漆酶MsLAC4，包含590個氨基酸；西班牙鼠尾草漆酶ShLAC5的氨基酸數量最少，為513個。漆酶蛋白的相對分子質量在62 000左右，相對分子質量大小與氨基酸個數對應，最大的是留蘭香漆酶MsLAC4，為66 580；最小的是西班牙鼠尾草漆酶ShLAC5，為57 060。文獻記載，菘藍漆酶為堿性蛋白，PI均在8.0以上[17]。本研究中，漆酶蛋白的PI居于5.89～9.33，其中11個漆酶的PI在7.0以下，20個漆酶的pI在7.0以上，表明唇形科植物漆酶中既有酸性蛋白，也有堿性蛋白，但以堿性蛋白居多，這與丹參漆酶類似，在丹參漆酶中，也是堿性蛋白居多[10]。在參與分析的31個完整漆酶蛋白中，只有5個的不穩定系數在40以上，其它均小于40。蛋白的穩定性由不穩定系數來衡量，若不穩定系數大于40則該蛋白結構不穩定。此結果表明絕大多數參與分析的唇形科漆酶蛋白穩定性較好，MsLAC2、SbLAC2、SoLAC6、PcLAC5和ShLAC4的穩定性稍差。總平均親水性系數（grand average of hydropathicity，GRAVY）用于衡量目的蛋白的總體平均親水性，除了PfLAC2和NcLAC1，其余漆酶蛋白的GRAVY值均小于0，表明參與分析的絕大多數漆酶蛋白為親水性蛋白。

表3 唇形科8種藥用植物漆酶蛋白的理化特性分析

3.3 唇形科藥用植物漆酶蛋白的糖基化和磷酸化位點分析

蛋白質糖基化和磷酸化都是對蛋白質的重要修飾作用，能調節蛋白質的功能，是蛋白質翻譯后修飾的研究熱點。真核生物的蛋白磷酸化位點主要發生在絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基側鏈的羥基上，不同的蛋白激酶可識別和修飾不同蛋白質的不同位點。本實驗對唇形科8種藥用植物的31個漆酶蛋白進行了糖基化和磷酸化潛在位點分析，結果如表3所示。參與分析的所有漆酶均含有潛在的糖基化和磷酸化位點。在糖基化位點分析中發現，SoLAC6的-糖基化（N-glyC）位點最少，僅為4個；SoLAC5和ShLAC3的糖基化位點最多，各有16個。-糖基化（-glyC）位點最少的是PvLAC2和ShLAC4，各為5個；SoLAC1的-糖基化位點最多，有21個。在磷酸化位點分析中，酪氨酸位點個數明顯少于絲氨酸和蘇氨酸位點。SoLAC1蛋白的潛在磷酸化位點最多，達57個；PcLAC4蛋白的潛在磷酸化位點最少，為31個。

3.4 唇形科藥用植物漆酶蛋白的信號肽、導肽和跨膜結構域的預測分析

信號肽是蛋白質-末端一段編碼長度為5～30個氨基酸的疏水性氨基酸序列，用于引導新合成蛋白質向通路轉移的短肽鏈。漆酶信號肽預測結果顯示（表3），除了MsLAC3、ShLAC5和SoLAC3，其它漆酶都具有信號肽，信號肽長度和分裂位點如表3所示。為了驗證這一預測結果，本研究又用導肽（導向序列）分析軟件對漆酶進行了導肽分析，結果與信號肽預測結果一致，除了上述3個漆酶，其余漆酶的導肽均為分泌途徑的信號肽，且預測長度與信號肽預測結果一致。亞細胞定位預測結果顯示，所有漆酶都為分泌途徑的蛋白。

利用在線工具TMHMM Server v. 2.0對所有漆酶進行跨膜結構分析，結果顯示（表3），17個漆酶沒有跨膜結構域，整條肽鏈都位于細胞膜之外；余下的14個漆酶分別具有１個跨膜結構域。MsLAC3、ShLAC5和SoLAC3既沒有信號肽，也沒有跨膜結構域。

3.5 唇形科藥用植物漆酶蛋白的二級結構預測分析

通過蛋白質二級結構預測工具SOPMA對唇形科31個漆酶蛋白的α-螺旋、β-折疊、延伸鏈和無規則卷曲等進行在線分析。如表4所示，唇形科漆酶蛋白家族成員中均存在α-螺旋、β-折疊、延伸鏈和無規則卷曲等蛋白質二級結構重要結構組件，但各結構組件所占比例明顯不同。從表4可以看出，無規則卷曲是唇形科漆酶蛋白的主要二級結構，各漆酶蛋白的無規則卷曲比例均在47%以上，其次分別為延伸鏈和α-螺旋，β-折疊所占比例最小，均在9%以下。

表4 唇形科8種藥用植物漆酶蛋白的二級結構主要構成組件比例

3.6 唇形科藥用植物漆酶蛋白的銅離子結構域分析

漆酶是一種糖基化的多銅氧化酶，含有3個重要的銅離子結構域，一般具有3個銅離子結合位點（T1、T2和T3），能結合4個銅離子。通過Pfam 33.1網絡工具確定了漆酶3個銅離子結構域的位置和長度，它們在漆酶中以Cu-oxidase_3→Cu- oxidase→Cu-oxidase_2 domain的順序連接，Cu-oxidase_3、Cu-oxidase和Cu-oxidase_2 domain的平均長度分別為116、152和138個氨基酸。將3個銅離子結構域分別進行多重序列比對后，用WEBLOGO在線工具對漆酶銅離子結構域的氨基酸組成進行可視化分析（圖1）。總高度表示此位置上的序列保守性，單個氨基酸代表出現的頻率，HWH、HAH、HLH和HCH是4個銅離子結合位點，藍色下劃線放大部分具有典型的藍銅譜帶，為漆酶顯藍色的重要結構位點。

圖1 唇形科8種藥用植物漆酶的銅離子結構域

3.7 唇形科藥用植物漆酶的進化分析

為了檢驗本研究中8種唇形科藥用植物的漆酶與同科植物丹參以及模式植物擬南芥漆酶的系統進化關系，利用MEGA5軟件對這10種植物77個漆酶蛋白構建了系統進化樹（圖2），并根據擬南芥漆酶的分類對唇形科漆酶進行分類[7]。結果顯示，此進化樹能分成7個組別。第Ⅰ組包括8個唇形科漆酶（3個丹參漆酶）和2個擬南芥漆酶（AtLAC2和AtLAC17），AtLAC2在鹽脅迫下能大幅提高轉錄水平，并改變根的伸長以適應環境[18]，提示第Ⅰ組中的唇形科漆酶可能與植物的抗逆機制有關，很可能在鹽脅迫下改變表達水平。第Ⅱ組包括17個唇形科漆酶（3個丹參漆酶）和4個擬南芥漆酶（AtLAC4、AtLAC10、AtLAC11和AtLAC16）。AtLAC4、AtLAC11和AtLAC17與木質素的合成密切相關[19-20]，基于該進化樹結果，初步判斷唇形科第Ⅰ和Ⅱ組漆酶成員具有類似功能。第Ⅲ組由4個丹參漆酶和4個擬南芥漆酶（AtLAC3、AtLAC5、AtLAC12和AtLAC13）組成。AtLAC5、AtLAC12和AtLAC13能響應脫落酸（abscisic acid，ABA）信號[7]，提示第Ⅲ組中的這4個丹參漆酶可能對ABA信號也有響應。第Ⅳ組包括28個唇形科漆酶（16個丹參漆酶）和2個擬南芥漆酶基因（AtLAC14和AtLAC15），AtLAC14可能與低溫、干旱、洪澇和鹽脅迫有關[7]，提示該組成員可能參與逆境生長。另外，該組中的SmLAC20與丹酚酸B合成相關[10]，與SmLAC20距離最近的SoLAC1可能參與撒爾維亞的酚酸類成分合成。第Ⅴ組包括2個丹參漆酶和3個擬南芥漆酶（AtLAC7、AtLAC8和AtLAC9），據報道稱[18]，敲除AtLAC8后，擬南芥花期提前，但是花枝的葉片減少，提示該組成員可能參與植物花和葉的發育。第Ⅵ組只有1個擬南芥漆酶AtLAC1。第Ⅶ組包括1個丹參漆酶（SmLAC10）和1個擬南芥漆酶（AtLAC6），AtLAC6在低溫、洪澇、干旱和生物脅迫下均表現為基因下調[7]，提示該組中的丹參漆酶SmLAC10在逆境脅迫下可能也有下調趨勢。

圖2 唇形科9種藥用植物與擬南芥漆酶的NJ樹

3.8 唇形科藥用植物漆酶蛋白在葉片中的表達模式分析

根據轉錄組的FPKM（fragments per kilobase million）值，利用MeV軟件繪制熱圖，分析漆酶家族成員在不同物種葉片中的表達情況，各漆酶基因的表達量如圖3所示。在黃芩中，SbLAC2的表達量稍高于SbLAC1；在夏枯草中，PvLAC1的表達量明顯高于PvLAC2；在紫蘇中，3個漆酶的表達量接近，PfLAC3的表達量略高，PfLAC2次之，PfLAC1略低；在荊芥中，NcLAC1的表達量最高，NcLAC4的表達量最低；在留蘭香中，MsLAC4的表達量遠遠高于其它3個漆酶基因；在廣藿香中，PcLAC4表達量最高；在西班牙鼠尾草中，ShLAC4的表達量最高，ShLAC1次之；在撒爾維亞中，SoLAC6的表達量遠高于其它5個漆酶，SoLAC1次之，SoLAC2和SoLAC4幾乎不表達。

圖3 唇形科8種藥用植物漆酶在葉片中的表達量熱圖

4 討論

漆酶作為一種廣泛存在的酶，其研究主要集中在真菌領域，高等植物漆酶研究正在興起。Berthet[19]和Zhao等[20]發現擬南芥漆酶中的LAC4、LAC11和LAC17能影響木質素合成；Pourcel等[21]發現漆酶與擬南芥種皮中黃酮類成分的合成相關；Ranocha等[22]和Bryan等[23]在楊樹中抑制表達LAC3后，在木質部中發現了酚類物質的增加；Li等[10]發現漆酶能影響丹參中丹酚酸B的合成。這些結果充分表明，漆酶在植物初生和次生代謝過程中發揮了重要作用。

無論是木脂素、黃酮類還是酚類物質，都來源于苯丙氨酸代謝途徑，而苯丙氨酸代謝途徑中的代謝產物，正是很多唇形科藥用植物的特殊藥效物質基礎，如丹酚酸B、迷迭香酸、黃芩苷、漢黃芩苷和野黃芩苷等。研究苯丙氨酸代謝途徑中的關鍵酶基因譬如漆酶，對唇形科藥用植物藥效物質的代謝調控以及定點突變，都具有重要意義。

本研究通過生物信息學方法，對唇形科常見的8種藥用植物漆酶基因進行了初步分析。首先從轉錄組數據庫中尋找到潛在的漆酶基因片段，通過同源序列比對，確認了這些漆酶基因的完整性。在此過程中，從數據庫中搜索到了大量漆酶相關基因，但最后只得到少數幾個完整的漆酶基因，這可能與轉錄組測序和拼接技術有關，后續可以通過基因克隆或是長片段轉錄組測序甚至基因組測序來獲得完整的漆酶基因序列。

文獻報導，漆酶氨基酸序列相似性差異很大，一般不同來源的漆酶相似性低于50%[24]。本研究中，8種藥用植物漆酶與同源基因的氨基酸序列相似度在64.86%（MsLAC4）～91.63%（SoLAC3），序列差異明顯。它們與芝麻或丹參漆酶蛋白同源，這也從分子層面上支持了這些物種的親緣關系。除了黃芩，其它7種藥用植物以及丹參，都是野芝麻亞科的植物，與芝麻的親緣關系較近。序列相似度最高（91.63%）的是撒爾維亞SoLAC3與丹參漆酶，這可能是因為它們同屬鼠尾草屬植物，親緣關系更近的緣故。

漆酶氨基酸序列的差異雖大，但其銅離子結合位點相對保守。作為一種含有4個銅離子的多酚氧化酶，銅離子結構域是漆酶序列結構的特征部分。本研究中所有漆酶氨基酸序列均具有3個典型的漆酶Cu-oxidase結構域及4個銅離子結合位點，表明它們均屬于漆酶家族成員。

8種藥用植物漆酶蛋白的理化性質、糖基化和磷酸化位點、信號肽、導肽和跨膜結構域以及二級結構等特點，都與同科植物丹參相似，從序列特征上表明了這些植物與丹參的親緣關系。

在漆酶的系統進化分析中，根據擬南芥漆酶基因的功能，將31個唇形科藥用植物漆酶和29個丹參漆酶分為了7組。在擬南芥漆酶分析中，AtLAC6與AtLAC14、AtLAC15歸為第Ⅳ組[7]，本研究中，AtLAC6與AtLAC14、AtLAC15分屬2組，與陸地棉漆酶基因的分組情況一致[25]，這可能是因為增加了漆酶的數量，改變了進化樹的結構，導致AtLAC6與AtLAC14、AtLAC15分離。

本研究為深入研究唇形科藥用植物漆酶蛋白功能和克隆其編碼基因提供了可靠依據，為通過生物技術手段調控唇形科藥用植物次生代謝物質的合成與積累，保障唇形科藥用植物優良品質并不斷開發優異品種提供了基因數據，這對發展和利用唇形科藥用植物資源具有重要參考意義。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Discovery and bioinformatics analysis of laccases in eight medicinal plants of Labiatae

CHEN Jin-fang1, CHEN Xiang-hui1, LI Qing2, FENG Jing-xian3, ZHOU Zheng4, ZHANG Lei4, WU Yu4, HUANG Yu-xiang5

1. Department of Pharmacy, the Second Affiliated Hospital of Hainan Medical University, Haikou 570311, China 2. Department of Pharmacy, Changzheng Hospital, Naval Medical University, Shanghai 200003, China 3. Institute of Chinese Materia Medica, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 201203, China 4. School of Pharmacy, Naval Medical University, Shanghai 200433, China 5. School of Pharmacy, Quanzhou Medical College, Quanzhou 362000, China

To provide useful information for the further study of Labiatae laccases through sequence comparison among eight Labiatae medicinal plants.Thirty-one full-length laccase genes were found from the transcriptome database of eight medicinal plants of Labiatae by bioinformatics method and their characteristics were analyzed, including sequence homology, physicochemical characteristics, signal peptides, target peptides, transmembrane helices, glycosylation and phosphorylation sites, secondary structure and Cu-oxidase domains. Their evolutionary relationships and expression patterns were also analyzed.The laccase genes of medicinal plants in Labiatae have typical laccase structures. Their molecular weight was about 62 000, and most of them contain signal peptides. Random coils and extended strands are the main components of the secondary structure of laccases. The Labiatae laccases can be divided into seven subfamilies by constructing a phylogenetic tree with laccases ofand.The detailed analysis of laccase genes in medicinal plants of Labiatae in this study will provide important information for further study of these genes as well as the regulation of the secondary metabolites of these medicinal plants through laccase mutation.

Labiatae; medicinal plants; laccase; transcription database; bioinformatics

R282.12

A

0253 - 2670(2021)16 - 4996 - 09

10.7501/j.issn.0253-2670.2021.16.024

2021-02-02

國家自然科學基金資助項目（31770329）；國家自然科學基金資助項目（32070327）；國家重點研發計劃資助項目（2019YFC1711100）；中國博士后科學基金資助項目（2019M661602）；泉州醫學高等專科學校重點科技項目（XJK1601A）

陳進芳，主管藥師，研究方向為醫院藥學和生物信息學分析。E-mail: chenjinfang8@163.com

吳 宇，助教，主要從事藥用植物功能基因發掘、表征和鑒定研究。E-mail: wuyuagnes@163.com

李 卿，副主任藥師，主要從事藥用植物代謝調控和生物信息學分析。E-mail: qli@smmu.edu.cn

[責任編輯 時圣明]