การโคลนและจำลองโครงสร้างของไกลโคซิลทรานเฟอเรส

Abstract

          ไกลโคซิลทรานเฟอเรส แฟมิลี่ที่ 1 (GT1) หรือ UGT ในอาณาจักรพืชเป็นกลุ่มเอนไซม์ขนาดใหญ่ เกี่ยวข้องกับการย้ายหมู่น้ำตาลหรือไกลโคซิเลชั่นจากน้ำตาลนิวคลีโอไทด์ (UDP-sugar) ไปยังหมู่ตัวรับที่มีความจำเพาะกับฟังก์ชันของเอนไซม์สังเคราะห์สารไกลโคไซด์ เพื่อปรับเปลี่ยนคุณสมบัติการละลาย เพิ่มความเสถียร และเปลี่ยนสมบัติทางชีวภาพ อีกทั้งไกลโคไซด์ใช้เป็นยาต้านมะเร็ง ยาโรคหัวใจ และต้านแบคทีเรีย ในปัจจุบันการศึกษาเกี่ยวกับเอนไซม์ในกลุ่มนี้ยังมีน้อย โดยประมาณ 220 ยีนในข้าวยังไม่มีการศึกษา ในงานวิจัยนี้จึงสนใจไกลโคซิลทรานเฟอเรสจากข้าว คือ OsUGT02 จากยีน Os02g11110 และ OsUGT11 จากยีน Os11g38650 โดยทำการโคลนลงใน E.coli BL21 Star™ (DE3) ผลติเอนไซม์และทำให้บริสุทธิ์ด้วย His-Tag คอลัมน์ได้เอนไซม์ในรูปแบบที่ละลาย จากนั้นทำนายโครงสร้างโปรตีน สามมิติด้วยโปรแกรม I-TASSER พบว่า OsUGT02 มีโครงสร้างตรงกับ LOC_Os04g12970.1 (PDB ID: 5tmb) จาก O. sativa ที่ 30% และ OsUGT11 มีโครงสร้างตรงกับ UGT72B1 (PDB ID: 2vg8) จาก Arabidopsis thaliana ที่ 50% ใช้โปรแกรม SwissDock ทำนายการจับกับน้ำตาลนิวคลีโอไทด์ด้วย พบว่า UDP-glucose จับที่บริเวณ PSPG motif งานวิจัยนี้ใช้ไปความรู้เบื้องต้นในการนำไปสังเคราะห์ไกลโคไซด์           Glycosyltransferase family 1 (GT1) or UGTs are the largest group of enzymes in plant kingdom. UGT transfers sugar moieties from UDP-sugar to specific acceptors for glycoside synthesis via glycosylation to enhance their solubility and stability, and modify biological activities. Glycosides have been used as antitumor drugs, cardiac-related drugs, and antifungal and antibacterial agents. Up to now, an understanding of enzyme characteristics has been limited since a few specific acceptors for UGTs were reported. For example, 220 putative genes of UGT in rice have not been characterized. In this study, two rice (Oryza sativa L.) UGTs, namely OSUGT02 (Os02g11110) and OsUGT11 (Os11g38650), were cloned into E.coli BL21 Star™ (DE3), expressed and purified using His-tag column. Protein structure was predicted by I-TASSER. OsUGT02showed 30% identity with LOC_Os04g12970.1 (PDB ID: 5tmb) from O. sativa. OsUGT11 showed 50% identity with UGT72B1 (PDB ID: 2vg8) from Arabidopsis thaliana. Molecular docking, which was performed by SwissDock to predict ligand-enzyme binding, showed that UDP-glucose and enzyme complex was formed through PSPG motif.