Phenylalanine ammonia-lyase (PAL), which catalyzes the conversion from L-phenylalanine to trans-cinnamic acid, is a well-known key enzyme and a connecting step between primary and secondary metabolisms in the phenylpropanoid biosynthetic pathway of plants and microbes. Schisandra chinensis, a woody vine plant belonging to the family of Magnoliaceae, is a rich source of dibenzocyclooctadiene lignans exhibiting potent activity. However, the functional role of PAL in the biosynthesis of lignan is relatively limited, compared with those in lignin and flavonoids biosynthesis. Therefore, it is essential to clone and characterize the PAL genes from this valuable medicinal plant. In this study, molecular cloning and characterization of three PAL genes (ScPAL1-3) from S. chinensis was carried out. ScPALs were cloned using RACE PCR. The sequence analysis of the three ScPALs was carried out to give basic characteristics followed by docking analysis. In order to determine their catalytic activity, recombinant protein was obtained by heterologous expression in pCold-TF vector in Escherichia coli (BL21-DE3), followed by Ni-affinity purification. The catalytic product of the purified recombinant proteins was verified using RP-HPLC through comparing with standard compounds. The optimal temperature, pH value and effects of different metal ions were determined. Vmax, Kcat and Km values were determined under the optimal conditions. The expression of three ScPALs in different tissues was also determined. Our work provided essential information for the function of ScPALs.

中文翻译：

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五味子中三种苯丙氨酸解氨酶基因的分子克隆与表征。

苯丙氨酸解氨酶 (PAL) 催化 L-苯丙氨酸向反式肉桂酸的转化，是众所周知的关键酶，是植物和微生物苯丙素生物合成途径中初级和次级代谢之间的连接步骤。五味子是一种木本藤本植物，属于木兰科，是具有强大活性的二苯并环辛二烯木脂素的丰富来源。然而，与木质素和类黄酮生物合成相比，PAL在木脂素生物合成中的功能作用相对有限。因此，必须从这种有价值的药用植物中克隆和表征 PAL 基因。在这项研究中，进行了三个 PAL 基因 (ScPAL1-3) 的分子克隆和表征。使用 RACE PCR 克隆了 ScPAL。对三个 ScPAL 进行序列分析以给出基本特征，然后进行对接分析。为了确定它们的催化活性，通过在大肠杆菌（BL21-DE3）中的pCold-TF载体中异源表达获得重组蛋白，然后进行Ni亲和纯化。使用RP-HPLC通过与标准化合物的比较验证纯化的重组蛋白的催化产物。确定了不同金属离子的最佳温度、pH值和影响。Vmax、Kcat 和Km 值是在最佳条件下确定的。还确定了三种 ScPAL 在不同组织中的表达。我们的工作为 ScPAL 的功能提供了基本信息。为了确定它们的催化活性，通过在大肠杆菌（BL21-DE3）中的pCold-TF载体中异源表达获得重组蛋白，然后进行Ni亲和纯化。使用RP-HPLC通过与标准化合物的比较验证纯化的重组蛋白的催化产物。确定了不同金属离子的最佳温度、pH值和影响。Vmax、Kcat 和Km 值是在最佳条件下确定的。还确定了三种 ScPAL 在不同组织中的表达。我们的工作为 ScPAL 的功能提供了基本信息。为了确定它们的催化活性，通过在大肠杆菌（BL21-DE3）中的pCold-TF载体中异源表达获得重组蛋白，然后进行Ni亲和纯化。使用RP-HPLC通过与标准化合物的比较验证纯化的重组蛋白的催化产物。确定了不同金属离子的最佳温度、pH值和影响。Vmax、Kcat 和Km 值是在最佳条件下确定的。还确定了三种 ScPAL 在不同组织中的表达。我们的工作为 ScPAL 的功能提供了基本信息。使用RP-HPLC通过与标准化合物的比较验证纯化的重组蛋白的催化产物。确定了不同金属离子的最佳温度、pH值和影响。Vmax、Kcat 和Km 值是在最佳条件下确定的。还确定了三种 ScPAL 在不同组织中的表达。我们的工作为 ScPAL 的功能提供了基本信息。使用RP-HPLC通过与标准化合物的比较验证纯化的重组蛋白的催化产物。确定了不同金属离子的最佳温度、pH值和影响。Vmax、Kcat 和Km 值是在最佳条件下确定的。还确定了三种 ScPAL 在不同组织中的表达。我们的工作为 ScPAL 的功能提供了基本信息。