小立碗藓扩展蛋白基因家族的鉴定与生物信息学分析

扩展蛋白(Expansins,EXP)是一类基因家族,几乎参与了植物发育的全过程,从种子萌发到果实成熟都有扩展蛋白的参与。该研究利用生物信息学的方法对小立碗藓(Physcomitrella patens) Expansin基因家族成员进行鉴定,分析了其基因结构、染色体定位以及系统发生关系。结果表明:小立碗藓基因组中含有Expansin A(EXPA) 32个、Expansin-like A(EXLA) 6个,并未发现Expansin-like B(EXLB)及Expansin B(EXPB)。扩展蛋白氨基酸序列长度在228～290 aa之间,编码蛋白质具有两个保守的结构域Pollen_allerg_1和DPBB_1。蛋白质亚细胞定位预测结果表明:运用CELLO在线工具预测发现小立碗藓中约4/5的EXP家族基因定位于细胞外;而Euk-mPLoc预测结果则显示小立碗藓EXP基因家族成员全定位于细胞外。基因结构分析表明,小立碗藓中约68%Expansin基因有含有1～3个内含子。以上结果可为深入研究小立碗藓扩展蛋白基因的分子进化与生物学功能奠定基础。     

人14-3-3蛋白家族的生物信息学分析

目的:分析人14-3-3蛋白家族的同源性及分子进化关系。方法:利用已公布的人基因组数据库,采用BLASTN程序检索人14-3-3蛋白家族各成员的编码基因和假基因,并利用DNAMAN软件进行序列联配,绘制其分子进化树。结果:该家族半数成员具有多个假基因序列,为返转座类型假基因。进化分析表明该家族有共同的祖先,可归为3个亚类。结论:人14-3-3蛋白家族每个成员长期进化所形成的多样性提示其功能具有独特性。     

扩展蛋白生理与分子生物学

扩展蛋白(expansins)是植物细胞壁中特有的一类蛋白质,对细胞壁具有独特的松弛功能.该文介绍扩展蛋白的结构、作用机制、生理功能、基因家族以及分子生物学研究进展情况.     

人Transgelin蛋白家族生物信息学分析

本研究通过对人Transgelin蛋白家族(Transgelins)3位成员(Transgelin,-2,-3)的生物信息学预测分析,显示Transgelin和-2等电点分别为8.87和8.41,Transgelin-3等电点为6.84,3位成员均为非分泌型蛋白,且极有可能是跨膜型蛋白.蛋白质稳定性分析结果显示,除Tr...     

一个特异水稻原纤蛋白FBN11的生物信息学和基因表达特性分析

Fibrillin 11(FBN 11)是植物质体中FBN蛋白家族的重要成员之一,比其他成员多300~500个氨基酸残基,说明其可能存在某些特异性结构和功能。本研究在水稻幼苗中扩增获得到了一个受非生物逆境胁迫诱导的OsFBN11基因的全长cDNA,该基因含有12个内含子和13个外显子。其编码蛋白的分子量为72.36 kD,pI值为9.26。生物信息学分析结果表明,该蛋白含有无规则卷曲、α螺旋和β-折叠3种氨基酸二级结构,不含有跨膜结构域,蛋白亲水性强,PSORT软件预测该蛋白可能定位于叶绿体中。进一步对14种植物FBN11蛋白的同源性和5个物种该蛋白的保守结构域分析,发现该蛋白兼有典型的PAP-Fibrillin结构域和蛋白激酶PKc结构域。水稻全生育期芯片分析显示该基因主要在愈伤组织、叶片和根系中高水平表达。RT-PCR检测结果显示,该基因在水稻幼苗中受ABA、NaCl和干旱胁迫处理上调表达。上述结果表明,OsFBN11可能在水稻质体发育和抗非生物胁迫反应中发挥重要作用。     

番茄PPR基因家族的鉴定与生物信息学分析

PPR(Pentatricopeptide repeats)基因家族在植物中广泛存在, 其在植物生长发育过程中至关重要。文章采用生物信息学方法, 利用Pfam已鉴定的PPR保守结构域序列检索番茄(Solanum lycopersicum L.)基因组计划注释的蛋白序列, 最终确定了番茄中可能存在的471个PPR编码基因; 根据拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)中鉴定的各个结构域的特点对其进行了蛋白结构分析、分类和保守序列分析, 并对番茄PPR基因家族进行了系统进化树构建、染色体定位、亚细胞定位预测、表达和GO分析等。结果表明：番茄PPR基因家族分为P和PLS两个亚家族, 各占序列数目的一半, PLS亚家族又分为PLS、E、E+和DYW四类, 且在进化树中形成不同的分支; 各个结构域在植物中非常保守; PPR基因家族分布在番茄12条染色体上, 且多数无内含子结构; 大部分PPR蛋白具有线粒体或叶绿体定位序列, GO分析表明PPR蛋白参与RNA相关的生物学过程     

扩展蛋白与植物抗逆性关系研究进展

扩展蛋白是一种细胞壁蛋白,可调节细胞壁的松弛和伸展。目前研究表明,扩展蛋白几乎参与调节植物生长发育的整个进程。扩展蛋白还与植物的多种抗性反应有关,在植物对干旱、高盐以及病虫害等生物胁迫和非生物胁迫响应方面起着重要的调节作用。干旱胁迫下扩展蛋白基因的表达与植物的抗旱性有一定的关系;植物的耐盐性受到扩展蛋白基因表达的影响;淹水促进植物的伸长生长与扩展蛋白的表达密切相关;扩展蛋白调节细胞壁松弛为植物抗病性研究提供了新的思路。     

玉米成蛋白家族的鉴定与生物信息学分析

成蛋白(formins)在细胞骨架的调控中起着关键作用,并通过该过程参与细胞的动态调控。研究成蛋白对进一步了解真核细胞的生长和形态变化具有重要意义。但玉米(Zea mays)作为一种重要的农作物,其成蛋白家族并未被系统性鉴定以及分析。因此,本文通过对两种模式植物水稻(Oryza sativa)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的成蛋白进行同源性分析,鉴定出玉米中22个成蛋白家族成员,其氨基酸数目为300～1 699 aa,蛋白分子量为36 376.32～184 309.82 kDa,等电点为6.88～9.76。基于它们的结构域组成,这些成员可以分为16个植物Ⅰ类成蛋白,6个植物Ⅱ类成蛋白。亚细胞定位和蛋白互作网络分析结果表明,玉米成蛋白主要定位在细胞质膜上,且主要与抑制蛋白(profilin)以及ROP(rho-related GTPases from plants)蛋白互作。GO功能富集网络分析表明,玉米成蛋白主要参与细胞骨架的组成以及介导肌动蛋白聚合过程。顺式作用元件分析结果表明,玉米成蛋白基因受生长素、赤霉素等激素以及光照、昼夜节律、温度等环境因子的调控,并且都...     

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。     

Comparative analysis of expansin gene codon usage patterns among eight plant species

Expansins are essential components of plant cell wall and play an important role in plant growth, development, and stress resistance via loosening function. To understand the codon usage pattern of expansin genes, we gained the sequence data of expansin genes from eight plant species. Statistics analysis showed obvious codon characteristics between monocot and dicot plants. Comparably, expansin genes in monocot plants had really higher GC content, more high-frequency codons, and more optimal codons than that in dicot plants. Several monocot plants performed somehow as dicot plants in a few characters. Codon information of expansin genes might contribute to the understanding of the relationship and evolution clues between monocot and dicot plants. It further gained insight into the improvement of the gene expression and roles.     

水稻SBP基因家族的生物信息学分析(英文)

SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE(SBP)转录因子家族是植物特有的一类转录因子。本文确定了20水稻基因组上编码的SBP基因。通过分类,染色体定位,保守区确定,亲缘关系,以及水稻SBP家族中的重复基因及该家族成员形成蛋白二聚体的可能性进行分析,其次利用了Affymetrix水稻基因组芯片数据,对所有这些基因的表达谱进行了分析。结果表明,水稻SBP基因在花和种子的发育过程中可能发挥重要作用,而其对环境胁迫却不敏感。这对进一步研究SBP的功能提供了有价值的线索和思路。     

扩张蛋白家族蛋白序列分析

以黄瓜CsEXP10蛋白为基础,利用FASTA软件获得了同源性较高的12种扩张蛋白基因序列,同时利用BLOCK软件、ClustalW软件和Tree View软件对13种扩张蛋白进行序列和进化分析。结果显示,扩张蛋白家族有6个保守域,进化上高度保守：这对今岳扩张蛋白的结构构建和功能分析具有指导意义。     

小立碗藓WRKY基因家族生物信息学分析

WRKY作为最先在植物中发现的转录因子,在植物生长发育等过程中发挥重要作用。为了更好地研究小立碗藓WRKY蛋白的结构与功能,该文以Pfam数据库中WRKY基因家族数据(登录号为PF03106)为材料,分析了小立碗藓(Physcomitrella patens)WRKY基因家族成员的理化性质、蛋白质的二级结构预测、染色体定位、内外显子分布及系统进化关系。结果表明:(1)小立碗藓WRKY基因家族成员共有38个基因,根据WRKY保守结构域个数和锌指结构类型分成Ⅰ、Ⅱ两大类,不含第Ⅲ类(锌指结构为C2HC型),其中部分基因WRKY保守结构域发生变异。(2)WRKY蛋白氨基酸长度在216~775 aa之间、相对分子质量在24.5~82.8 kDa之间,亚细胞定位显示WRKY家族成员蛋白质定位于细胞核中。(3)WRKY蛋白的二级结构以α-螺旋、延伸链、β-转角、无规卷曲四种构成元件构成,除PpWRKY11(α-螺旋为主)外,其余无规卷曲占比高达70%。(4)与拟南芥的系统进化关系表明,植物在进化过程中WRKY家族成员的数目与进化方式发生改变,WRKY基因家族成员外显子的个数为3~7个。(5)小立碗藓WRKY基因家族成员无规则分散于21条染色体上,并未形成基因簇。该研究通过分析WRKY基因家族的基本结构与性质,能为后续深入研究WRKY转录因子的功能奠定基础。     

Differential expression of expansin gene family members during growth and ripening of tomato fruit

cDNA clones encoding homologues of expansins, a class of cell wall proteins involved in cell wall modification, were isolated from various stages of growing and ripening fruit of tomato (Lycopersicon esculentum). cDNAs derived from five unique expansin genes were obtained, termed tomato Exp3 to Exp7, in addition to the previously described ripening-specific tomato Exp1 (Rose et al. (1997) Proc Natl Acad Sci USA 94: 5955–5960). Deduced amino acid sequences of tomato Exp1, Exp4 and Exp6 were highly related, whereas Exp3, Exp5 and Exp7 were more divergent. Each of the five expansin genes showed a different and characteristic pattern of mRNA expression. mRNA of Exp3 was present throughout fruit growth and ripening, with highest accumulation in green expanding and maturing fruit, and lower, declining levels during ripening. Exp4 mRNA was present only in green expanding fruit, whereas Exp5 mRNA was present in expanding fruit but had highest levels in full-size maturing green fruit and declined during the early stages of ripening. mRNAs from each of these genes were also detected in leaves, stems and flowers but not in roots. Exp6 and Exp7 mRNAs were present at much lower levels than mRNAs of the other expansin genes, and were detected only in expanding or mature green fruit. The results indicate the presence of a large and complex expansin gene family in tomato, and suggest that while the expression of several expansin genes may contribute to green fruit development, only Exp1 mRNA is present at high levels during fruit ripening.     

OsRboh基因家族在水稻免疫应答中的表达及功能分析

为了阐明Rboh基因家族在水稻免疫应答中的功能,首先利用生物信息学方法从水稻基因组数据库中检索到7个水稻Rboh基因,并对其进行系统发育学和组织特异性表达分析,发现OsRbohD只在穗和愈伤组织中表达,且OsRbohE和OsRbohF仅在愈伤组织中特异表达,而其他基因为组成型表达。利用Real-time PCR对分别在水杨酸SA、茉莉酸甲酯MeJA和水稻黄单胞菌PXO99致病菌株处理下的OsRboh基因家族的表达水平进行了分析,同时对处理后的叶片H2O2含量进行测定。结果表明,SA可以提高OsRbohA、OsRbohB、OsRbohC和OsRbohD的表达水平,MeJA可以提高OsRbohA、OsRbohB、OsRbohC和OsRbohG的表达水平,接种水稻黄单胞菌致病菌株PXO99可以提高OsRbohA和OsRbohB的表达水平。然而三者在诱导OsRboh基因家族成员的表达时序性和表达程度存在着差异。此外,3种不同处理都能导致不同程度的H2O2积累。结果显示,OsRboh基因家族各基因在水稻免疫应答中可能扮演不同角色,发挥不同作用。     

葡萄蔗糖转化酶基因家族的生物信息学及响应逆境胁迫分析

蔗糖转化酶(invertase, INV)在植物生长发育和抵御胁迫中发挥着重要作用。研究从葡萄基因组数据库中鉴定出19个蔗糖转化酶基因,对基因结构和编码蛋白质的理化性质进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术分析基因在不同激素和非生物胁迫条件下的表达特征,为进一步探索葡萄INV基因家族参与葡萄逆境响应提供了一定的理论依据。结果表明,(1)该基因家族编码蛋白的氨基酸长度在150～766 aa之间,理论等电点介于4.43～9.1之间,亚细胞定位预测发现其主要在细胞质中表达,此外液泡和细胞壁也存在部分基因表达;(2)共线性结果显示VvCINV与其他5个物种复制频率较高;(3)保守基序分析表明VvCwINV包含了所有的保守基序,且Glyco＿32和Glyco＿hydro＿100是VvINV基因主要结构域;(4)组织特异性表达分析发现多数基因在葡萄生长发育进程中都有表达;(5)qRT-PCR分析结果显示,VvINV基因家族在叶片中对激素处理和非生物胁迫的响应出现上调,VvCINV1在50 mg/L GA₃和10%PEG处理后上调表达极显著,VvCINV4在盐胁迫、ABA...     

Expansin(细胞壁松弛蛋白)的发展

Expansin是一种体外诱导分离的植物细胞壁伸展的蛋白,在修饰细胞壁基础上使细胞膨胀。Expansin的功能众多,除了促进细胞生长,还包括影响营养生长、形态发生、授粉受精、果实软化等,并表现出高度的组织、器官和细胞特异性。目前已经在多种植物及其他一些生物范围内对expansin及类expansin序列和蛋白质进行了研究,并对它们的作用机制进行了探索。