植物GH3基因家族的功能研究概况

植物GH3基因是一种典型的植物生长素原初反应基因,此类基因与植物的生长发育密切相关。GH3基因在植物生长素信号途径、光信号途径以及植物的防卫反应中起着重要作用。植物GH3蛋白具有植物生长素氨基酸化合成酶活性,这有助于维持植物生长素的动态平衡。该文介绍拟南芥等植物中GH3基因的生物学功能研究概况和最新进展,为植物GH3基因家族的进一步研究提供参考。     

植物GH3基因家族的生物信息学分析

植物生长素在植物的生长发育过程中至关重要,GH3基因家族是植物生长素早期应答的成员。本研究采用比较基因组学的方法,利用已经分离的拟南芥GH3(Gretchen Hagen3)蛋白为检索序列,在全基因组水平上搜索拟南芥、水稻、葡萄、白杨和苜蓿的GH3基因的同源序列。最终确定了59个GH3候选基因,其中拟南芥19个,水稻14个,葡萄9个,白杨14个,苜蓿3个。对同源序列作进一步的多序列联配、MEME、ESTs和系统发生表达分析,结果表明:GH3基因家族的基本特征在单双子叶植物分离之前就已经形成;GH3结构域在蛋白质间较保守,可以分为3个亚家族,其中个别蛋白发生了基序丢失;59个同源蛋白中的40个成员找到了ESTs的证据,且表达部位多样,不同成员之间的表达部位存在差异。该研究结果将为植物的GH3基因家族的研究提供参考。     

植物GH3基因家族研究进展

生长素在植物的整个生长发育过程中都具有重要的作用,其早期响应基因可归为3类:Aux/IAAs、GH3s、SAURs.通过功能基因组学的研究,特别是对相关突变体的分子遗传学与分子生物学的研究,使我们对这些基因家族的作用机理的理解更为深入.以下综述了植物GH3基因的结构、功能及表达调控模式,重点介绍了由GH3介导的生长素信号途径与其他信号转导途径之间的互作和GH3基因与植物逆境胁迫适应的关系.     

FAM3基因家族功能研究概况

蛋白序列相似度为3的类细胞因子家族(family with similarity 3,FAM3)是2002年发现的新基因家族,其包括四个成员FAM3A、FAM3B、FAM3C和FAM3D。因FAM3B高表达于胰腺胰岛细胞中,又被称为胰腺衍生因子(pancreatic derived factor,PANDER)。PANDER已被证实在胰岛素抵抗和2型糖尿病发展过程中起重要作用,其可能成为2型糖尿病的新干预靶点。FAM3C被发现在胚胎发育和视网膜功能调控,上皮细胞间充质转化及胰腺癌发生过程中起重要作用。FAM3D被发现可能介入了机体能量代谢异常、结肠癌及嗜睡等疾病的发生发展过程。目前尚未见有关FAM3A生物学功能的研究报道。总之,现有研究表明FAM3基因家族成员可能在包括糖尿病和肿瘤在内的多种重大疾病发生发展过程中起重要作用。本综述将对FAM3基因家族的最新研究进展进行简要总结及讨论。     

植物Aux/IAA基因家族生物学功能研究进展

生长素是最重要的植物激素之一,对植物生长发育起着关键调控作用。生长素作用于植物后,早期生长素响应基因家族Aux/IAA、GH3和SAUR等被迅速诱导,基因表达上调。其中Aux/IAA基因家族编码的蛋白一般由4个保守结构域组成,结构域Ⅰ具有抑制生长素信号下游基因表达的作用,结构域Ⅱ在生长素信号转导中主要被TIR1调控进而影响Aux/IAA的稳定性,结构域Ⅲ/Ⅳ通过与生长素响应因子ARF相互作用调控生长素信号。Aux/IAA基因家族在双子叶植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的器官发育、根形成、茎伸长和叶扩张等方面发挥重要作用;在单子叶植物水稻(Oryza sativa)和小麦(Triticum aestivum)中,主要影响根系发育和株型,但大多数Aux/IAA基因的功能尚不清楚。该文主要从Aux/IAA蛋白的结构、功能和生长素信号转导途径方面综述Aux/IAA家族在拟南芥、禾谷类作物及其它植物中的研究进展,以期为全面揭示Aux/IAA家族基因的生物学功能提供线索。     

棘孢木霉糖苷水解酶3基因家族的生物信息学及表达模式分析

【背景】糖苷水解酶(glycoside hydrolase, GH) 3基因家族成员主要编码胞外β-葡萄糖苷酶,是纤维素降解中的关键酶。【目的】鉴定棘孢木霉GH3基因家族成员,探究其在纤维素降解过程中转录水平的表达模式。【方法】通过生物信息学方法对棘孢木霉GH3基因家族成员进行鉴定,对其基因结构、系统进化、蛋白理化性质、亚细胞定位及蛋白质三级结构进行分析,并采用荧光定量PCR技术对纤维素诱导下转录水平的表达模式进行综合分析。【结果】棘孢木霉基因组共鉴定到16个GH3基因家族成员,含有1-8个外显子,编码蛋白质长度为533-934个氨基酸,分子量为57.82-101.91 kDa,大多数为胞外蛋白。系统发育表明,该基因家族成员可分为4组,与里氏木霉的相似性较高。基因表达模式分析表明,纤维素诱导下,16个GH3基因均有表达,但不同成员在转录水平的表达存在差异。其中,1个基因呈组成型表达,2个基因表达下调,13个基因表达上调。棘孢木霉的胞外β-葡萄糖苷酶活力在纤维素诱导下明显提升,与GH3基因家族成员在转录水平的整体表达模式相一致。【结论】棘孢木霉基因组共包含16个GH3基因家族成员,而且多...     

植物Msr(methionine sulfoxide reductase)基因家族的研究进展CSCD

全球性气候变化使植物遭受多样的极端环境胁迫更加频繁,在这种条件下植物体积累超量的活性氧(ROS)会氧化损伤细胞内多糖、DNA、脂类和蛋白质等大分子。为了维持体内的氧化还原平衡和防止环境胁迫的破坏,植物体内进化出清除超量活性氧的系统,这其中就包括Msr(methionine sulfoxide reductase)家族酶系统。蛋白质中的蛋氨酸(Met)极易被活性氧氧化为甲硫氨酸亚砜(Met SO),从而导致相应蛋白质构型和活性的改变,幸运的是这种改变可以被Msr家族逆转。根据作用底物的不同,植物体内Msr家族可以分为A和B两个亚家族。本综述首先分析了Msr的发现历史、蛋白质特性和催化机制,其次综述了植物中Msr基因家族的组成,再次对Msr基因家族的生理功能的研究进展进行总结,最后对下一步研究做一简要展望。     

葡萄SBP基因家族生物信息学分析

SBP(squamosa promoter binding protein,SBP)基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,广泛参与植物生长、发育以及多种生理生化反应的信号传导。葡萄是继拟南芥、水稻和杨树之后完成全基因组测序的第四种开花植物,因此葡萄逐渐成为分子生物学研究的重点对象,进行葡萄基因组信息挖掘与分析对于葡萄功能基因组学的发展具有重要意义。本文利用生物信息学方法对葡萄家族45条SBP蛋白序列的系统发生和SBP基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的SBP基因家族之间的联系。结果显示这45条蛋白序列与拟南芥16个SBP基因蛋白序列一起分成了3个亚族,说明拟南芥与葡萄SBP基因间具有较高的保守性;进一步的基因组定位结果发现其分布在14条染色体上,较拟南芥在染色体上的分布更为分散。研究还发现不同亚家族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;而二级结构预测结果发现,41条氨基酸序列以随机卷曲为主要组成部分,这与拟南芥相似,且45条氨基酸序列三维结构十分相似。本文实验结果均为葡萄SBP基因家族的进一步功能分析提供了重要研究基础。     

SOS基因家族与植物耐盐性

介绍了模式植物--以南芥SOS(Salt overly sensitve)基因家族(SOS1、SOS2、SOS3、SOS4和SOS5)的发现及其遗传学和分子生物学的研究新进展.     

与植物镉吸收转运相关的主要基因家族

镉(cadmium)是一种对植物毒性极强的非必需微量元素,影响植物生长发育,甚至死亡,并可在植物体内积累而威胁食物链顶端生物的生命健康。目前已发现有多类基因家族的成员参与了植物中镉的吸收转运过程,包括P型ATP酶、ABC、MATE、NRAMP、CE、CAX、ZIP、OPT等。这些基因家族主要是在吸收转运铁、锌、镁等植物必需微量元素的同时,也具有吸收转运镉等有毒重金属的功能。     

植物NAC转录因子家族研究概况

植物特有的NAC家族转录因子数量众多,广泛分布于陆生植物中。NAC转录因子涉及多个生长发育和胁迫应答过程,功能多样而重要,从发现至今一直是研究的热点。ANAC019蛋白三维结构的解析和一系列NAC基因功能的揭示可以帮助我们更全面地了解NAC家族,包括它们的起源与分类、生物学功能、表达调控规律以及结构与功能的关系。该文较为详尽地阐述了NAC家族转录因子的研究现状,并展望其未来的研究方向。     

植物NAC转录因子家族研究概况

植物特有的NAC家族转录因子数量众多, 广泛分布于陆生植物中。NAC转录因子涉及多个生长发育和胁迫应答过程,功能多样而重要, 从发现至今一直是研究的热点。ANAC019蛋白三维结构的解析和一系列NAC基因功能的揭示可以帮助我们更全面地了解NAC家族, 包括它们的起源与分类、生物学功能、表达调控规律以及结构与功能的关系。该文较为详尽地阐述了NAC家族转录因子的研究现状, 并展望其未来的研究方向。     

高等植物的PIN基因家族

PIN是一类编码生长素极性运输载体元件的基因家族,影响着高等植物生长素的外向运输和众多生长发育过程。近年来该基因家族的相关成员陆续在不同物种中得到克隆。本文就PIN蛋白家族的结构、功能和活性调控的研究进展作一介绍。     

Molecular Properties and Functional Divergence of the Dehydroascorbate Reductase Gene Family in Lower and Higher Plants

Dehydroascorbate reductase (DHAR), which reduces oxidized ascorbate, is important for maintaining an appropriate ascorbate redox state in plant cells. To date, genome-wide molecular characterization of DHARs has only been conducted in bryophytes (Physcomitrella patens) and eudicots (e.g. Arabidopsis thaliana). In this study, to gain a general understanding of the molecular properties and functional divergence of the DHARs in land plants, we further conducted a comprehensive analysis of DHARs from the lycophyte Selaginella moellendorffii, gymnosperm Picea abies and monocot Zea mays. DHARs were present as a small gene family in all of the land plants we examined, with gene numbers ranging from two to four. All the plants contained cytosolic and chloroplastic DHARs, indicating dehydroascorbate (DHA) can be directly reduced in the cytoplasm and chloroplast by DHARs in all the plants. A novel vacuolar DHAR was found in Z. mays, indicating DHA may also be reduced in the vacuole by DHARs in Z. mays. The DHARs within each species showed extensive functional divergence in their gene structures, subcellular localizations, and enzymatic characteristics. This study provides new insights into the molecular characteristics and functional divergence of DHARs in land plants.     

拟南芥Rab1家族基因的克隆和功能研究

Yptl蛋白是酵母唯一的Rab1 GTP酶,调控囊泡从内质网到高尔基体的运输.酵母温敏突变株 ASY01是一个Ypt1基因功能部分缺失菌株,在26℃可以正常生长,但在37℃不能生长.拟南芥有4个Rab1基因,分别是AtRab1A1、AtRab1B1、AtRab1B2、AtRab1C1.克隆了所有4个AtRab1基因,构建酵母表达载体,转化温敏突变型酵母ASY01.温度敏感性实验结果表明,所有转基因菌株在37℃都恢复正常生长.说明拟南芥4个Rab1基因都与酵母Ypt1基因功能互补,都具有调节囊泡从内质网到高尔基体运输的功能.     

The Peroxidase Gene Family in Plants: A Phylogenetic Overview

The 73 class III peroxidase genes in Arabidopsis thaliana were used for surveying the evolutionary relationships among peroxidases in the plant kingdom. In Arabidopsis, the 73 genes were clustered in robust similarity groups. Comparison to peroxidases from other angiosperms showed that the diversity observed in Arabidopsis preceded the radiation of dicots, whereas some clusters were absent from grasses. Grasses contained some unique peroxidase clusters not seen in dicot plants. We found peroxidases in other major groups of land plants but not in algae. This might indicate that the class III peroxidase gene family appeared with the colonization of land by plants. The present survey may be used as a rational basis for further investigating the functional roles of class III peroxidases.     

植物颗粒结合淀粉合酶GBSS基因家族的进化

为全面理解植物颗粒结合淀粉合酶(GBSS)基因在植物中的进化模式并重建其进化历史, 利用20种陆生植物和2种藻类植物的基因组数据, 通过生物信息学手段, 深入挖掘和分析植物类群基因组中GBSS基因家族的构成和基因特点, 推测其可能的扩增和丢失规律。结果共识别42条同源序列。系统发育和进化分析表明, GBSS基因起源古老, 可能在所有绿色植物的祖先中就已经出现, 之后在进化过程中不断发生谱系的特异扩张和拷贝丢失, 并最终通过功能分化的形式在植物类群中被固定。