Molecular Cloning and Functional Characterization of a β-Glucosidase Gene to Produce Platycodin D in Platycodon grandiflorus

分子克隆 基因 克隆(编程) 植物 生物 传统医学 遗传学 基因表达 计算机科学 医学 程序设计语言
作者
Xinglong Su,Fei Meng,Yingying Liu,Weimin Jiang,Zhaojian Wang,Liping Wu,Xiaohu Guo,Xiaoyan Yao,Jing Wu,Zongping Sun,Liangping Zha,Shuangying Gui,Daiyin Peng,Shihai Xing
出处
期刊:Frontiers in Plant Science [Frontiers Media]
卷期号:13: 955628-955628 被引量:13
标识
DOI:10.3389/fpls.2022.955628
摘要

Platycodin D (PD) is a deglycosylated triterpene saponin with much higher pharmacological activity than glycosylated platycoside E (PE). Extensive studies in vitro showed that the transformation of platycoside E to platycodin D can be achieved using β-glucosidase extracted from several bacteria. However, whether similar enzymes in Platycodon grandiflorus could convert platycoside E to platycodin D, as well as the molecular mechanism underlying the deglycosylation process of platycodon E, remain unclear. Here, we identified a β-glucosidase in P. grandiflorus from our previous RNA-seq analysis, with a full-length cDNA of 1,488 bp encoding 495 amino acids. Bioinformatics and phylogenetic analyses showed that β-glucosidases in P. grandiflorus have high homology with other plant β-glucosidases. Subcellular localization showed that there is no subcellular preference for its encoding gene. β-glucosidase was successfully expressed as 6 × His-tagged fusion protein in Escherichia coli BL21 (DE3). Western blot analysis yielded a recombinant protein of approximately 68 kDa. In vitro enzymatic reactions determined that β-glucosidase was functional and could convert PE to PD. RT-qPCR analysis showed that the expression level of β-glucosidase was higher at night than during the day, with the highest expression level between 9:00 and 12:00 at night. Analysis of the promoter sequence showed many light-responsive cis-acting elements, suggesting that the light might regulate the gene. The results will contribute to the further study of the biosynthesis and metabolism regulation of triterpenoid saponins in P. grandiflorus.

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