Cloning, expression, and characterization of three ribosomal protein S13 genes in Sophora flavescens / Clonagem, expressão e caracterização de três proteínas ribossômicas S13 genes em Sophora flavescens

ABSTRACT

To characterize the structure and function of ribosomal protein S13 (RPS13), we identified fulllength open reading frames (ORFs) of three RPS13 genes (RPS13-1, RPS13-2, and RPS13-3) of the Chinese medicinal plant, Sophora flavescens. The target genes were amplified by reverse transcription-olymerase chain reaction (RT-PCR), ligated into the pET22b(+) vector, and then transformed into Escherichia coli BL21 competent cells for protein expression. The physicochemical properties, protein motif, evolution, and structural organization of the three RPS13 genes were analyzed using bioinformatics tools. The full-length ORFs (453 bp) of the three RPS13 genes of S. flavescens were cloned, and each encodes a protein of 151 amino acids in length, and their expression was detected by Western blotting. Bioinformatics analysis showed that RPS13s are stable proteins that are closely related to the 40S RPS13s of Vigna radiate var. radiate. Their three-dimensional structures included three -helices at the C-terminal and four -helices at the N-terminal, and the two clusters of helices were connected by a long random coil, which may help maintain the dynamic bridging interactions between the large and small subunits of the ribosome. The full-length ORFs of three RPS13 genes of S. flavescens were successfully cloned and expressed in vitro. The study of the physicochemical properties, evolution, and secondary and three-dimensional structures of the three proteins will provide the theoretical basis for further studies on the function of RPS13s in plants.

RESUMO

Objetivo: Para caracterizar a estrutura e a função da proteína ribossomal S13 (RPS13), identificamos fases de leitura abertas (ORFs) completas de três genes RPS13 (RPS13-1, RPS13-2 e RPS13-3) da planta medicinal chinesa, Sophora flavescens. Métodos: Os genes alvo foram amplificados por reação em cadeia da polimerase por transcrição reversa (RT-PCR), ligados ao vetor pET22b(+), e então transformados em células competentes de Escherichia coli BL21 para expressão protéica. As propriedades físico-químicas, o motivo protéico, a evolução e a organização estrutural dos três genes RPS13 foram analisados utilizando ferramentas de bioinformática. Resultados: ORFs completos (453 pb) dos três genes RPS13 de S. flavescens foram clonados, e cada um codifica uma proteína de 151 aminoácidos de comprimento, e sua expressão foi detectada por western blotting. A análise de bioinformática mostrou que as RPS13s são proteínas estáveis que estão intimamente relacionadas com as 40S RPS13s de Vigna radiata var. radiate. Suas estruturas tridimensionais incluíam três -hélices no C-terminal e quatro -hélices no N-terminal, e os dois aglomerados de hélices eram conectados por uma longa bobina aleatória, o que pode ajudar a manter as interações de ponte dinâmicas entre o subunidades grandes e pequenas do ribossomo. Conclusões: As ORFs completas de três genes RPS13 de S. flavescens foram clonadas e expressas com sucesso in vitro. O estudo das propriedades físico-químicas, evolução e estruturas secundárias e tridimensionais das três proteínas fornecerão a base teórica para estudos adicionais sobre a função das RPS13s em plantas.