BURP蛋白家族与植物对非生物胁迫的响应

BURP蛋白家族是由一组在C-端含保守的BURP结构域的蛋白质组成,为植物界所特有。这类蛋白质在植物中普遍存在,参与植物的多种生物学过程,并在植物对胁迫的响应过程中起重要作用。该文在简要介绍了BURP蛋白结构特点及分类的基础上,对非生物胁迫下BURP蛋白基因的表达模式、BURP蛋白的细胞定位、功能及与植物耐受非生物胁迫的关系进行了综述。     

大豆C3HC4型RING锌指蛋白基因GmRZFP1克隆与表达分析

锌指蛋白在调节植物防卫基因表达和抗性反应上起关键作用。目前,对大豆中C3HC4型RING锌指蛋白基因的研究不多。本研究利用核蛋白筛选系统(NTT)筛选大豆(铁丰8号)干旱处理5h的cDNA文库,获得一个RING锌指蛋白基因。该基因全长927bp,编码308个氨基酸,含有C3HC4-type RING锌指结构域,命名为GmRZFP1。系统进化树分析显示,Gm-RZFP1属于C3HC4-type锌指亚家族。Real-time PCR结果表明,GmRZFP1基因受干旱、高盐、高温、低温、乙烯和ABA等胁迫诱导表达,表明该蛋白涉及多种胁迫相关的信号传导途径。亚细胞定位结果表明,163hGFP-GmRZFP1融合蛋白定位于细胞核中。本研究结果有助于研究该类基因在大豆逆境应答反应中的作用,阐明大豆抗逆分子机制。     

拟南芥PHD-finger蛋白家族的全基因组分析

PHD—finger蛋白是一类广泛存在于真核生物中,在基因转录和染色质状态调控方面有重要作用的锌指蛋白。目前在动物中对PHD—finger蛋白的结构和功能方面的研究较为广泛和深入,而在植物中仅有少数PHD—finger蛋白的功能被阐明。通过SMART和Pfam等数据库分析,我们发现拟南芥中共有70个PHD-finger蛋白,其中大部分PHD—tinger蛋白的功能未知。本文通过生物信息学分析获得拟南芥PHD-tinger家族较为全面的信息,包括基因结构、染色体定位、基因表达、蛋白结构域、系统进化关系等,为深入研究PHD-finger家族蛋白的结构与功能提供了参考。     

TRIM72蛋白结构及功能研究进展

TRIM72蛋白是一个新发现的三重基序(tripartite motif,TRIM)家族蛋白,它由一个RING finger、一个B-box motif、一个coiled-coil region和羧基端的一个PRY-SPRY结构域构成。TRIM72蛋白在肌肉组织中参与肌细胞损伤后的膜修复过程,在心脏中参与抵抗心脏缺血/再灌注损伤等,并与肌细胞中的胰岛素信号通路之间存在关联性。虽然它仅在骨骼肌和心肌中特异性表达,但人们在一些其他种类的细胞中也观察到它的生理功能。此文从结构和功能的角度介绍TRIM72蛋白的研究进展,并针对TRIM72蛋白未来的研究和应用等方面进行了初步讨论。     

植物Rab蛋白的研究进展

Rab蛋白是小G蛋白超级家族中的成员之一。通过Rab蛋白氨基酸序列的系统进化分析表明,植物Rab家族又可分为8个亚家族,分别为RabA、RabB、RabC、RabD、RabE、RabF、RabG和RabH。Rab蛋白一般位于胞内特异膜系统的胞质面,它们是小泡运输的关键调节因子。Rab蛋白有非常保守的结构域,同时又具有功能多样性,它们在细胞分化、顶端优势、花粉管发育、根瘤形成以及生物和非生物胁迫反应中均起着非常重要的作用。该文对近年来国内外有关植物Rab蛋白的结构特点及其多样性功能的研究进展进行综述。     

植物Rab蛋白家族的研究进展

Rab家族是一类非常重要的小G蛋白,在多种细胞生理活动中都起着至关重要的作用。高等植物进化出了一组独特的Rab蛋白来满足各种细胞物质运输的特定需要。细胞内Rab蛋白感知上游信号通过自身活性的调节影响植物生长发育及对环境胁迫的反应。对植物Rab蛋白进化特点、结构特征及各成员在植物信号转导、生长发育和胁迫响应中的功能进行了综述。     

植物细胞壁伸展蛋白的功能与利用

伸展蛋白是一类富含羟脯氨酸的糖蛋白,是植物细胞壁中重要的结构蛋白。伸展蛋白家族基因广泛存在于多种植物中,参与植物细胞壁网络结构形成与修饰、植物细胞伸长、根生长发育等过程,并且影响植物机械强度、倒伏抗性和各种逆境胁迫反应。本文拟从蛋白结构、进化关系、生物学功能等方面介绍植物伸展蛋白近期研究进展,并初步提出了此类基因在农作物和能源植物遗传改良中的利用。     

植物生长发育和逆境响应中SR-like蛋白的研究进展

同一基因pre-mRNA经可变剪接(alternative splicing, AS)后能够产生不同的转录本,使得编码的蛋白在细胞中的定位、稳定性和翻译后修饰的功能发生改变,进而增强应答发育及环境胁迫的能力,富含丝氨酸-精氨酸蛋白(serine/arginine-rich proteins, SR proteins/SR)是决定可变剪接效率和准确性的一个重要剪接因子家族。该文在简要介绍SR蛋白概念、分类的基础上,首次系统综述了植物特有的SR蛋白亚家族SR-like(SR45/45a)结构特点、成员构成、亚细胞定位和转录调控功能,尤其是对于非生物胁迫应答过程中相关基因可变剪接的调控机制进行了阐述,并展望了未来植物SR-like可能的前景方向和研究内容。     

禾本科植物单锌指家族基因对逆境应答的研究进展

转录调控是植物生长发育、逆境反应、信号转导、抗病性等一系列基因表达的最主要调控形式,转录因子是参与基因转录水平调控过程的重要反式因子。单锌指(DNA binding with one finger,DOF)转录因子是植物特有的一类转录因子,包含一个C_2-C_2锌指结构,其N-末端保守的DOF结构域是能与DNA和蛋白相互作用的双重功能域,在植物生长发育过程中参与多种生物学过程。尽管已有研究报道DOF家族基因参与植物抗逆响应,但其在禾谷类重要粮食作物中的作用机制还极不明确。本文通过对禾本科植物DOF家族基因系统进化分析及组织表达和诱导表达分析,综述了DOF家族基因参与植物胁迫应答方面的相关研究进展,为进一步深入了解禾本科植物抗逆机制提供重要参考。     

一个新的与泛素化有关的蛋白家族——TRIM家族

TRIM家族是一个结构保守、进化快速的蛋白家族,它参与了细胞凋亡、周期调控、细胞对病毒的应答等重要的生命过程。结构上的保守预示着TRIM家族可能是以一种共同的机制参与各种生命过程的。最近的一些研究显示TRIM家族可能是一类新的RING指泛素连接酶。     

热激蛋白ClpB的结构和功能

ClpB是HSP100／Clp蛋白家族的一员,具有分子伴侣功能,通过溶解热胁迫下的蛋白聚集体,减少热激对细胞的伤害,ClpB与细胞的耐热性紧密相关。近年来,ClpB在植物中的功能成为研究的热点,但大多局限在植物胞质ClpB的研究,而对细胞器ClpB的研究较少。文章介绍了热激蛋白ClpB的结构、功能和植物热激蛋白ClpB的研究现状。     

互花米草NAC转录因子家族的鉴定与表达分析

互花米草(Spartina alterniflora)作为一种海岸带盐生植物,高度耐盐胁迫,但因为缺少参考基因组,其耐盐的分子机制却尚未见报道。NAC家族蛋白是植物特有的转录因子,调控植物的生长发育和胁迫应答。为了鉴定互花米草NAC蛋白(SaNAC)并探究它们与互花米草生长发育及胁迫响应之间的关系,本研究以互花米草三代全长转录组数据为参考,通过与水稻(Oryza sativa)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和玉米(Zea mays)NAC蛋白序列进行比对,并结合保守功能域进一步筛选,最终找到62个SaNAC蛋白。从蛋白序列比对、进化、motif预测、同源性比较、亚细胞定位、组织表达以及非生物胁迫下的基因差异表达等方面分别对互花米草NAC家族成员进行分析,结果发现SaNAC蛋白均含有保守的NAM结构域,且在进化上与水稻NAC家族具有一定的相似性;SaNAC家族中的两个蛋白SaNAC9和SaNAC49在细胞核表达;另外,本研究还发现互花米草SaNAC基因表达具有高度组织和胁迫应答差异性。这些结果表明互花米草NAC转录因子家族不仅具有保守的功能域,而且在调控互花米草的生长发育和非生物胁迫响应过程中具有重要的作用。     

马铃薯StCML基因家族鉴定及表达分析

类钙调蛋白(calmodulin-like protein, CML)是植物中一种重要的Ca~(2+)结合蛋白,在植物生长发育和胁迫响应过程中起着重要的作用。该研究通过生物信息学方法在马铃薯基因组中鉴定了StCML基因家族成员,并对它们的表达模式及胁迫响应进行了分析,为深入解析马铃薯StCML基因家族成员在生长发育和胁迫响应中的作用机制奠定理论基础。结果显示:(1)在马铃薯基因组中共鉴定到80个StCML基因,它们均具有EF-hand结构;根据系统进化树拓扑结构可分为5个亚家族,在1～5亚家族中分别含有18、12、14、12、和24个基因,大部分基因具有较为保守的基因结构和基序。(2)RNA-Seq数据分析发现,StCML基因主要在马铃薯的花、叶柄、芽、雄蕊、匍匐茎和块茎中有特异表达,并且主要对盐、热、干旱和赤霉素处理有响应。(3)qRT-PCR分析发现,在低温胁迫下StCML13、StCML21和StCML53表达上调;在高温胁迫下StCML11、StCML21和StCML39表达上调;盐胁迫下StCML21和StCML60表达上调;青枯菌处理下StCML53表达上调,StCML8、StCML 13、StCML 21和StCML 60表达下调。研究表明,StCML基因对多种胁迫均有响应。     

不同未知功能结构域蛋白家族(DUFs)基因在植物中的生物学功能

未知功能结构域蛋白家族(domains of unknown function protein families,DUFs)是一大群并未表征功能的蛋白家族,其蛋白结构中包含至少一个高度保守的DUF结构域。在众多的DUFs蛋白家族中存在一些植物特有的DUFs蛋白家族,其参与调控植物生长发育、植物对病虫害的防御反应和植物对非生物胁迫的应答反应等生物学过程。本文对近几年关于植物DUFs基因参与上述生物学功能方面的研究进行了综述,旨在为未知功能基因的挖掘及其调控机制的阐明提供基础资料。     

水稻与拟南芥PHD-finger蛋白的系统分析

PHD-finger(plant homeodomain finger)是具Cys4-His-Cys3特征结构的锌指蛋白结构域,它广泛存在于植物或动物转录调节蛋白中。此类蛋白在植物或动物蛋白质组中具有多个功能各异的家族成员,并在发育中扮演重要的角色。鉴定了水稻44个推定的非冗余PHD-finger蛋白,并与拟南芥蛋白质组中45个该家族成员进行了比较;所构建的2棵进化树涵盖了这89个蛋白质,暗示水稻、拟南芥与人的PHD-finger蛋白中存在共同祖先。     

LEA蛋白研究进展

LEA蛋白(late embriogenesis abundant protein,LEA)是生物体中广泛存在的一类与渗透调节有关的家族蛋白,该蛋白的编码基因在植物种子胚胎发育晚期表达量丰富,而且在环境胁迫如干旱、低温、盐胁迫、ABA、紫外辐射和NaHCO3等条件下LEA基因的mRNA也会大量累积.LEA蛋白显著的理化特性是具有很高的亲水性和热稳定性,即使在煮沸条件下也能保持水溶状态.LEA蛋白在细胞中可以稳定细胞膜结构,作为分子伴侣,具有结合离子和防止氧化等作用,被认为是在胁迫过程中对植物起保护作用的物质之一.针对这些重要特性,分别综述了LEA蛋白的分类、结构、编码基因和表达调节方式及其在植物生长过程中的作用.     

植物ASR蛋白的研究进展

ASR(abscisic acid,stress,ripening)蛋白是植物特有的一类蛋白质家族。ASR基因在成熟果实中表达,也受脱落酸和胁迫诱导在营养组织中表达。现对ASR基因家族的发现和进化、时空表达和ASR蛋白的特性及亚细胞定位等进行综述,特别对ASR蛋白抗非生物胁迫功能及其可能的分子机制进行了总结,旨在为ASR蛋白的农业应用提供新思路。     

成蛋白 (Formin): 植物细胞形态与发育的重要调控者

成蛋白(Formin)广泛存在于真菌、植物和动物等真核生物中,它们在调控肌动蛋白的聚合、协调肌动蛋白与微管之间的协同作用、决定细胞生长和形态等过程中发挥着决定性作用。一般认为,与真菌、动物不同,植物成蛋白家族结构在进化中因基因进化事件形成了植物特有的两类成蛋白家族,其中Ⅱ类成蛋白主要负责细胞极性生长,而Ⅰ类成蛋白可能调控细胞的膨胀。近年来,随着相关领域研究的深入,植物两类成蛋白在细胞内行使的功能也逐渐被阐明,而最近的研究结果也表明简单地根据蛋白结构对成蛋白的功能进行分类是不恰当的。据此,文中重点归纳了成蛋白结构域的组成与其对应功能,总结了成蛋白在代表性植物中的作用机理和最近研究进展,并就目前植物成蛋白研究中尚未解决的问题和尚未探索的领域进行了分析,最后对未来的植物成蛋白的研究方向提出了相关建议。     

菜豆ANK基因家族鉴定及ANK25的表达模式分析

锚蛋白重复序列模体是生物体内最普遍的蛋白质序列模体之一,在多种细胞活动中主要介导蛋白质-蛋白质的相互作用。本研究利用菜豆基因组数据库,通过生物信息学手段对菜豆ANK家族成员及分子生物学特性进行了鉴定。结果显示,菜豆基因组中含有30个ANK家族基因,分布于9条染色体上,其中第5条染色体上含有的ANK基因最多,包含13个基因。蛋白结构域分析发现,ANK25除了含有ANK结构域外还含有RING结构域。亚细胞定位结果显示,ANK25主要分布在细胞膜上。表达模式分析发现,ANK25对干旱、盐和ABA胁迫有响应。本研究为进一步研究菜豆ANK的分类及功能提供了有利的依据。