葡萄乙醇脱氢酶基因Ⅲ的电子克隆及生物信息学分析

利用电子克隆方法获得葡萄乙醇脱氢酶基因Ⅲ(ADHⅢ),并采用生物信息学方法对该基因编码蛋白从氨基酸组成、理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位、高级结构以及功能域等方面进行了预测和分析.结果表明,葡萄ADHⅢ基因全长1 602 bp,包含1 140 bp的ORF,编码379个氨基酸,该蛋白不具有明显的疏水区域,也无跨膜结构域,α-螺旋和不规则卷曲是其二级结构的主要构件.葡萄ADHⅢ包含有ADH功能域,和其他植物的ADHⅢ在序列组成、高级结构及活性位点等方面均具有高度的相似性.     

植物CO基因研究进展

CO(constans)是植物开花时间光周期调控途径中的一个重要基因.目前从拟南芥、水稻、油菜、马铃薯等多个物种中都已经克隆到CO同源基因.CO基因在不同物种中具有保守的锌指结构和核定位区域,但是不同植物中的作用机理并不完全相同.序列分析表明该基因在被子植物与裸子植物之间、双子叶植物与单子叶植物之间以及不同科、属的植物之间均有明显分化,说明CO基因可能在植物进化中起到了重要作用.本文综述了近年来有关植物CO基因的研究进展,并对其在物种中的进化进行分析,为CO基因进一步研究提供参考.     

玉米C4型NADP—ME的生物信息学分析

利用生物信息学软件对GeneBank上注册的玉米C4型NADP-ME进行氨基酸组成、功能域、二级结构、疏水性、导肽、亚细胞定位、蛋白质功能及系统进化分析和预测.结果表明,NADP-ME蛋白是等电点为6.09的亲水性不稳定蛋白,包含一个结合NAD(P)的结构域和一个N-末端区域,属于裂解酶类,具有能量代谢的功能,定位于叶绿体中;α螺旋和不规则卷曲是其蛋白质二级结构的主要结构元件,β折叠和伸展链散布其中;玉米C4型NADP-ME与高粱、水稻等植物的NADP-ME基因有较高的同源性.     

棉花DUR3基因的鉴定及进化分析

植物DUR3同源蛋白属于钠离子/溶质共运蛋白家族的尿素高亲和力运输蛋白，在植物体对外源尿素的主动吸收及内源尿素的再分配过程中具有重要作用。为明确棉花DUR3基因的结构和进化情况，基于生物信息学的方法，从全基因组水平鉴定陆地棉和雷蒙德氏棉的DUR3基因，并对基因结构、跨膜结构域、基序分布、进化关系等进行分析。结果表明：(1)从陆地棉A亚组和D亚组染色体各鉴定出1个DUR3基因，从雷蒙德氏棉基因组鉴定出1个DUR3基因。这3个棉花DUR3同源蛋白同其他植物DUR3同源蛋白一样，具有15个跨膜结构域，具有3个位置一致、高度保守的基序。(2)基因结构分析表明，双子叶植物DUR3基因的外显子个数明显多于单子叶植物，这3个棉花DUR3基因的外显子个数亦是如此。(3)根据物种间种属亲缘关系，对不同物种DUR3氨基酸序列构建的进化树显示，棉花的同双子叶植物的聚在一起。(4)DUR3直系同源基因和旁系同源基因的K_a/K_s比值普遍均大于1,说明这些基因在进化过程中主要受到正向选择的作用。该研究结果为深入研究棉花DUR3同源蛋白提供了理论基础。     

植物miR159家族成员分子特性及其进化规律研究

为了解植物miR159家族成员的分子特性及其进化规律,该研究对miRBase数据库中登录的miR159家族成员进行分类统计、进化树构建、科间比较、二级结构预测及靶基因分析。结果表明:miR159家族在植物界分布非常广泛,蕨类植物可能是miR159家族的进化祖先;系统发育进化树分析显示,植物miR159家族成员间存在多个进化分支,且进化关系与植物属性有关,即植物亲缘关系越近的成员更易成枝,且具有相同进化方向的成员序列高度同源;Mfold预测显示,pre-miR159均会自发形成典型、稳定的茎环二级结构,并包含19~21个碱基为单位的功能片段,每个单位均有可能形成miR159成熟体;靶基因分析发现,miR159家族成员主要作用于MYB转录因子、转座因子和假定蛋白等,但在不同物种间及相同物种的不同成员间作用的靶标种类与靶基因ID数量均存在差异,尤其是miR159-3p与miR159-5p间的差异最为显著。     

拟南芥、水稻和杨树JMJC家族全基因组分析

采用HMMER与BLAST相结合的方法确定拟南芥,水稻和杨树三种模式植物全基因组JMJC蛋白基因个数分别为21,20,24,并对其染色体定位,基因结构,保守功能域进行了系统分析,在系统进化分析基础上,将JMJC家族分为11个亚家族,内含子外显子结构分析与MPSS表达模式分析结果也进一步支持了进化关系研究.本研究有助于揭示植物JMJC基因家族的进化历史,为后续JMJ基因家族的功能提供线索,为进一步研究植物JMJC基因家族提供理论基础。     

植物类甜蛋白基因家族研究进展

类甜蛋白(Thaumatin-like proteins,TLPs)在植物对抗胁迫过程中发挥重要作用。该家族属多基因家族,蛋白分子量较小,具有典型的thaumatin结构域,且高度保守;典型的TLP蛋白由16个半胱氨酸残基对形成8个二硫键,三维解析结构具有功能域Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ 3个保守功能域,表面具有“V”形酸性裂缝,保证了蛋白的催化功能;多数物种TLP蛋白归为10个聚类组,各组发生了不均衡扩增;TLP蛋白具有抗真菌、葡聚糖酶、过敏原等活性,能被激素、逆境胁迫等多种信号诱导表达,能被生物或非生物因子诱导表达,广泛参与了植物生长发育、抵御胁迫等多项生命进程,在植物先天免疫中发挥作用。通过基因工程手段,越来越多具有抗真菌潜力的TLP家族基因被用于提高植物抗病性。从类甜蛋白结构、进化、生物学功能及其应用等方面对近期研究成果进行了综述,以期为后续研究提供参考。     

植物LTR-反转座子中Orf1基因的分子进化

LTR-反转座子是植物基因组的主要组成部分。它们在结构上非常保守, 通常含有gag和pol两个基因, 是完成其转座过程所必需的。在前期研究中, 本项目组对大豆基因组SARE转座子家族进行了详细的分析。结果表明, 该家族的拷贝中还存在第3个基因——Orf1。文章借助生物信息学的研究方法, 对33个已测序的基因组进行了全基因组注释。结果发现, 在7个植物基因组(桉树、杨树、棉花、大豆、百脉根、亚麻和苜蓿)中, 部分LTR-反转座子元件在gag基因的上游存在约1~2 kb未知的Orf1基因或基因片段。这类转座子多数在0~3百万年内插入到其所在的寄主基因组中, 但它们在不同物种中的分子结构、发生的频率、扩增的强度和活跃的时期等方面差异较大。系统进化树分析表明, 这类具有特殊结构的转座子较整齐的聚类到双子叶植物的一个进化分支上, 表明它们可能是部分双子叶植物在进化过程中所产生的。不同物种间的相对保守性、大量拷贝的转录活性以及可能存在的多个功能结构域, 提示Orf1基因可能具有一定的生物学功能。     

DuaJ—like蛋白研究进展

DuaJ-like蛋白由N-端保守的J区域、富含Gly和Phe区域、富含Cys区域和C-端低同源区域组成。J功能域能调节HSP70分子伴侣的ATPase活性,C-端不保守区域能调节与多肽的关系。真核细胞中存在着多种结构不同的DuaJ-like蛋白,但都含有一个J功能域。DuaJ-like蛋白通过J功能域调节HSP70功能而参与蛋白的折叠、装配和运输过程。     

富含半胱氨酸的分泌蛋白（CRISPs）在哺乳动物授精过程中的作用

雌雄配子间的结合与融合是哺乳动物授精成功的关键步骤,哺乳动物富含半胱氨酸的分泌蛋白CRISPs家族是一个进化上高度保守的蛋白家族,参与了精卵结合与融合过程,并在其中扮演了多种角色。目前从雄性小鼠生殖道中分离出4个CRISPs家族成员：附睾的CRISP1、睾丸的CRISP2、分布广泛的CRISP3以及与人CRISP1同源的CRISP4,对CRISPs家族蛋白成员的晶体结构分析揭示出CRISP蛋白含有两个功能域,一个是位于N末端的结构保守的CAP结构域,另一个是位于C末端的CRISP蛋白家族特有的CRISP功能域。CAP功能域中含有CAP基序,CRISP功能域由一个短的铰链区和一个离子通道调节区组成,并通过铰链区与CAP结构域相连接。简要回顾了各种CRISP蛋白的发现和特性鉴别过程,希望能从CRISPs的角度对哺乳动物精卵识别、结合与融合的分子机制有更好的了解。