植物中的Dof 蛋白和Dof转录因子家族

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物所特有的一类转录因子.其N末端保守的单锌指Dof结构域是既与DNA又和蛋白相互作用的双重功能域,识别的核心序列是AAAG;其C末端氨基酸序列较为多变,是Dof蛋白的特异转录调控结构域.Dof类转录因子在植物中发挥着多种功能.拟南芥和水稻的Dof转录因子家族为Aa、Bb、Cc、Dd 4个同源基因群,同类群间可能具有相似或相反的功能.文章就这一问题的研究进展作了介绍.     

植物Dof基因家族功能研究进展

Dof(DNA-binding with one finger)蛋白是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中起着重要的作用。在其N-末端有一个52氨基酸残基组成的高度保守的C2-C2单锌指结构,称为Dof保守域,能够特异性的识别植物启动子序列中的AAAG/CTTT作用元件,从而激活或抑制植物基因的表达;其C-末端的转录调控结构域,氨基酸序列较为多变,不具有保守性,是Dof蛋白在植物中功能多样性的基础;同时Dof蛋白也具有和蛋白相互作用的功能。在过去的十几年里,大量的Dof基因被克隆鉴定或从基因组数据库中预测出来,Dof蛋白在植物生长发育中的作用也受到更多关注。本文就Dof转录因子的特点,各物种中已经报道的Dof转录因子的数目、系统进化关系和分类及其生物学功能的进展进行了综述。     

刺葡萄白藜芦醇合成酶基因对不同光质的响应及转录因子筛选

为探究白藜芦醇合成酶基因(RS)的表达模式和转录调控特征,该研究以刺葡萄愈伤组织为材料,采用RT PCR方法进行RS1基因克隆,分析RS1基因在8种不同光质培养条件下的表达模式,并对靶向RS1的转录因子进行预测分析和筛选验证。结果表明：(1)成功从刺葡萄中克隆获得RS1基因(GenBank登录号为OM339527);RS1基因开放阅读框为1 179 bp,由2个外显子和1个内含子组成,编码392个氨基酸,为亲水性无信号肽的细胞质定位蛋白,磷酸化修饰主要发生于苏氨酸和丝氨酸位点上,蛋白质的二级结构主要由α 螺旋、无规则卷曲和延伸链组成。(2)RS1启动子具有多个光响应和转录因子识别与结合元件,还涉及激素调控、生长发育、环境条件响应。(3)转录调控预测发现,靶向RS1的转录因子来自9个家族,共有23个成员,其中MYB和Dof基因家族具有多个成员和RS1启动子结合位点。(4)共线性分析表明,葡萄与毛果杨的共线性最高,MYB DIV和Dof5.1具有多个共线基因。(5)转录水平分析显示,长波光促进RS1的表达,在不同光质和培养阶段下MYB DIV与靶基因RS1具有相同的表达模式,而Dof5.1的表达模式与RS1呈相反趋势,表明MYB DIV和Dof5.1分别通过正负调控参与RS1的转录表达。     

植物Dof转录因子

Dof蛋白是单锌指结构的植物转录因子,具有一个由52个氨基酸组成的保守Dof结构域,可识别一段AAAG（或CTTT）的DNA核心序列,其C末端氨基酸序列比较多变,是Dof蛋白的特异转录调控区。本文简要介绍了Dof转录因子近年来在激素响应、光反应和物质合成等多个生理过程中发挥的重要作用。     

植物Dof转录因子及其生物学功能

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物特有的一类转录因子,包含一个C2-C2锌指,其N-末端保守的Dof结构域是既与DNA又和蛋白相互作用的双重功能域。在过去10多年的研究中,Dof蛋白在多种单子叶和双子叶植物中被分离。Dof蛋白作为转录的激活子或抑制子在植物的生长和发育中发挥重要作用。就Dof转录因子及其生物学功能的进展进行了综述。     

Dof转录因子在植物中的调控作用

DNA binding with one finger(Dof)蛋白是植物中特有的一类转录因子,自1993年在玉米中发现该转录因子到如今已有26年的历史。Dof蛋白只有一个由52个氨基酸组成的单锌指保守结构域,该结构域包含4个保守的半胱氨酸残基和一个二价锌离子,这两者都是Dof转录因子重要的组成部分,二者缺一不可,若半胱氨酸发生突变,或存在其他二价离子螯合剂都将会影响锌指结构的生成,进而使Dof蛋白不能与DNA结合,导致其丧失活性。半胱氨酸残基和Zn2+可以共价结合构成CX2CX21CX2C基序,此基序能够特异识别启动子中的AAAG(或CTTT)序列,从而激活或抑制靶基因的表达。Dof蛋白C-末端氨基酸序列的多变性导致该转录因子进化的多样性,从而在植物的生长发育过程中发挥着不同且重要的功能,如种子萌发、维管的发育和叶片极性、花和花粉发育、光周期反应、参与碳和氮的代谢、合成次生代谢产物、植物的逆境响应过程等。围绕着Dof转录因子的结构、系统进化关系、motif的组成和在植物中发挥的功能展开综述,以期为后续Dof转录因子的研究奠定相应的理论基础。     

茄子TCP基因家族全基因组的鉴定与分析

TCP (teosinte branched1/cincinnata/proliferating cell factor)转录因子是植物特有转录因子家族,在植物整个生长发育过程中都有着很重要作用。目前,在茄子(Solanum melongena L.)中还没有关于TCP转录因子的相关报道。本研究利用生物信息学方法在茄子基因组数据库中鉴定出分布于11条染色体上的29个茄子TCP家族基因(eggplant TCP,SmTCP)。研究结果显示,该家族所有成员均含有编码TCP保守结构域的序列。这些成员氨基酸长度范围为201–538 aa,外显子数为1或2。亚细胞定位显示,有3个SmTCP (SmTCP02/03/21)蛋白位于细胞质中,其他SmTCP蛋白都位于细胞核中。系统发育树和序列特征分析均将29个SmTCP基因分成ClassⅠ(PCF)和ClassⅡ(CIN和CYC/TB1)两大类。共线性分析发现,17对(21个)SmTCP基因存在共线性关系,且这些存在共线性关系的基因都属于片段复制。基因表达模式分析显示,29个SmTCP基因家族成员在15个组织或器官中都有表达,但是不同成员的表达模式存在差异,其中CIN亚家族的4个基因(SmTCP18/19/20/25)在3个不同生长期的叶片中均较高表达。SmTCP启动子区域的顺式作用元件分析共发现4类顺式作用元件。本研究从多个角度分析了SmTCP基因分子基础,研究了TCP转录因子对茄子生长发育的影响,为茄子分子育种提供理论参考。     

白菜BcMAF2基因克隆及功能验证

为了揭示白菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino）开花调控转录因子（MADS AFFECTING FLOWERING 2）MAF2在开花过程中的作用,该研究通过同源克隆的方法获得BcMAF2基因的全长序列。结果表明：（1）BcMAF2基因含有1个长度为588 bp开放阅读框,编码196个氨基酸;将BcMAF2蛋白氨基酸序列与其他物种MAF2氨基酸比较表明,BcMAF2基因与其他物种中该基因具有高度保守的结构域。（2）将BcMAF2与YFP和HA标签融合,构建亚细胞定位载体pEarleyGate101 BcMAF2 YFP HA,采用农杆菌介导法将其瞬时表达于本氏烟草（Nicotiana tabacum）叶片中,激光共聚焦显微镜观察发现BcMAF2蛋白定位于细胞核中,表明BcMAF2符合作为转录因子的功能。（3）将BcMAF2基因遗传转化拟南芥中进行功能验证,通过蛋白印迹试验获得5个过表达株系,且在选取的蛋白表达量较高的第8、10株拟南芥中均表现出明显延迟其抽薹开花表型。研究推测BcMAF2基因可能参与植物开花的春化途径。     

中粒咖啡WRKY基因家族的生物信息学分析

WRKY转录因子是植物信号网络中不可缺少的部分,作为植物中最大的转录因子家族之一,在植物的多种应激反应中发挥着重要作用。该文利用生物信息学方法对中粒咖啡WRKY蛋白家族的理化特性及其分子进化进行了详细分析。结果表明:(1)CcWRKY蛋白氨基酸数量在103～994个之间,均无信号肽,推测其为非分泌性蛋白; 其二级结构以无规则卷曲为最主要的结构元件,三级结构主要分为6类,其中以CcWRKY15、CcWRKY25、CcWRKY37和CcWRKY42为主要成员的D类结构最稳定。(2)保守结构域及进化树分析结果显示,中粒咖啡WRKY基因家族含有49个成员,其中的10个成员归为WRKY第Ⅰ家族,34个成员归为WRKY第Ⅱ家族,5个成员归为WRKY第Ⅲ家族。(3)中粒咖啡 WRKY47基因与其他物种的系统进化分析结果显示,WRKY47与烟草亲缘关系最近,与非洲油棕(Elaeis guineensis)亲缘关系最远,说明WRKY47蛋白在生物进化过程中比较保守。该研究结果可为中粒咖啡WRKY基因家族分子功能的深层次研究提供一定的借鉴作用,对进一步探究中粒咖啡WRKY基因的功能、进化以及分子育种具有重要意义。     

辣椒CaWRKY14转录因子的生物学特性研究

WRKY转录因子是植物响应病原菌胁迫最重要的转录因子之一,且参与抗病反应及信号传导通路的调控。为研究辣椒WRKY基因的生物学特征,以辣椒高抗疫病材料CM334为试材,克隆获得响应疫霉菌诱导的转录因子CaWRKY14。生物信息学分析表明,该基因DNA全长2 530 bp,cDNA全长1 662 bp,含有5个内含子,编码553个氨基酸,含有1个WRKY保守结构域,属于Group Ⅱ(b)。实时荧光定量表达分析表明,CaWRKY14不仅受ABA和疫霉菌胁迫诱导表达,且表达量分别在12 h和24 h时达到峰值,分别是对照的8.54和8.04倍,同时也受高盐、热激和干旱胁迫诱导。利用VIGS技术对CaWRKY14转录因子进行沉默后发现,抗病材料CM334接种疫霉菌后趋于发病。研究表明,CaWRKY14基因在辣椒响应疫霉菌胁迫进程中可能发挥着重要作用。     

Genome-wide bioinformatics analysis of Dof transcription factor gene family of chickpea and its comparative phylogenetic assessment with Arabidopsis and rice

The genome mining of chickpea (Cicer arietinum L.) revealed a total of 37 putative Dof genes using NCBI BLAST search against the genome with a highly conserved Dof domain. The translated Dof proteins possessed 150–493 amino acid residues with molecular weight ranging from 16.9 to 54.4 kD and pI varied from 4.98 to 9.64 as revealed by ExPASy server ProtParam. The exon–intron organization showed predominance of intronless Dof genes in chickpea. The predicted Dof genes were distributed among the eight chromosomes with a maximum of 9 Dof genes present on chromosome 7 and a single Dof gene was found on chromosome 8.The predominance of segmental gene duplication as compared to tandem duplication was observed which might be the prime cause of Dof gene family expansion in chickpea. The cis-regulatory element analysis revealed the presence of light-responsive, hormone-responsive, endosperm-specific, meristem-specific and stress-responsive elements. Comprehensive phylogenetic analyses of Dof genes of chickpea with Arabidopsis, rice, soybean and pigeonpea revealed several orthologs and paralogs assisting in understanding the putative functions of CaDof genes. The functional divergence and site-specific selective pressures of chickpea Dof genes have been investigated. The bioinformatics-based genome-wide assessment of Dof gene family of chickpea attempted in the present study could be a significant step for deciphering novel Dof genes based on genome-wide expression profiling.