甜菜M14品系BvM14-UNG基因克隆及生物信息學分析

王盛昊，于 冰

（1黑龍江大學農業微生物技術教育部工程研究中心，哈爾濱 150500；2黑龍江大學生命科學學院/黑龍江省普通高校分子生物學重點實驗室，哈爾濱 150080）

0 引言

尿嘧啶出現在DNA中是由dUTP的錯誤引入或者胞嘧啶的自發脫氨導致的[1]。在生物體中，尿嘧啶錯誤引入會導致U:A錯配，具有細胞毒性[2]，而去氨基胞嘧啶會產生U:G錯配，如果在復制前不修復，會導致C:G到T:A轉換突變[3]。為應對產生尿嘧啶這類DNA損傷，細胞形成了多種DNA修復機制。一種途徑是細胞通過脫氧尿嘧啶核苷三磷酸水解酶（dUTPase）將dUTP水解為dUMP降低dUTP的含量，從而減少尿嘧啶的錯誤摻入[4]。另一種更為重要的途徑是細胞通過堿基切除修復（base-excision repair，BER）有效去除錯誤摻入和自發脫氨的尿嘧啶。尿嘧啶DNA糖基化酶（uracil DNA glycosylase，UDG）負責切除尿嘧啶，該酶活性能夠裂解N-糖苷鍵，將尿嘧啶作為游離堿基去除，在DNA中產生一個無堿基的（apurinic apyrimidinic site，AP）位點[5]。修復是通過隨后的步驟完成的，包括在AP部位切開、產生缺口、修復合成缺口和連接磷酸二酯鍵[6]。

1974年Lindahl課題組[7]首次從大腸桿菌提取物中檢測到UDG酶活性。此后，在真核、原核等生物中均發現了UDG并進行了原核表達[8-10]。DNA糖基化酶根據特征基序可以分為UDG超家族和螺旋-發夾-螺旋-GPD糖基化酶（Helix-Hairpin-Helix-GPD glycosylases，HHH-GPD）超家族，HHH-GPD超家族具有標志性的螺旋-發夾-螺旋和甘氨酸/脯氨酸（Gly，G/Pro，P）富含環，其后是一個保守的天冬氨酸（Asp，D）。UDG超家族根據保守的基序和結構相似性又可以分為UDG-F1、UDG-F2、UDG-F3、UDG-F4和UDG-F5共5個亞家族。UDG-F1以大腸桿菌UNG（uracil N-glycosylase）酶和人類UNG酶為代表，一般UDG-F1亞家族蛋白也被稱為UNG，主要切除由胞嘧啶自發脫氨形成的尿嘧啶并在dsDNA和ssDNA上都有活性[11-12]。……