烟草C2H2锌指蛋白转录因子家族成员的鉴定与表达分析

C2H2锌指蛋白转录因子家族在真核生物中具有重要的生物学功能,广泛参与植物叶的发生、花器官的调控、侧枝的形成及逆境胁迫等生命过程。植物C2H2锌指蛋白不仅结合DNA和RNA,而且与蛋白质之间相互作用。本研究利用普通烟草(Nicotiana tabacum)基因组数据库,运用Blastp比对,结合Pfam和SMART分析,鉴定了118条普通烟草C2H2锌指蛋白家族成员;对烟草C2H2锌指蛋白家族进行了进化树分析、结构域分析、物理化学性质分析、染色体定位、基因结构分析、三维结构分析及组织表达分析等。结果表明:不同成员的氨基酸长度差异较大;系统进化及结构域分析显示,所有C2H2家族成员可以被分为5个亚家族,同一亚家族成员之间在结构域和理化性质上呈现较高一致性;每个成员都含有C2H2结构域,在数量上存在较大差异;将所有基因家族成员定位在22条染色体上;组织表达分析表明,每个C2H2亚家族都有成员在不同组织中表达,在叶及根中有些基因的表达量较高。

野生大豆(Glycine soja)C2H2型锌指蛋白基因的克隆与序列分析

根据大豆SCOF-1的CDs区设计特异引物,通过PCR和RT-PCR从野生大豆01-197中克隆到含两个锌指的C2H2型锌指蛋白基因,命名为GjC2H2,GenBank登录号为FJ172776。对其进行核苷酸和氨基酸同源性分析及系统发生分析,结果表明:该基因内部无内含子,长度为702bp,分子量为25.13KD,与其他锌指蛋白基因有很高的同源性,推测其与植物抗逆性有关。

玉米逆境响应相关转录因子ZmC2H2-1基因克隆及功能验证

玉米是我国第一大作物,提高玉米的抗逆性是玉米育种的重要目标性状之一。植物C2H2型锌指蛋白广泛参与植物各个时期的生长发育及逆境应答过程。本研究从玉米中分离了转录因子Zm C2H2-1基因并对其功能进行了初步研究。结果表明,Zm C2H2-1属于C2H2锌指蛋白转录因子家族,编码蛋白主要位于细胞核中,酵母自激活实验表明Zm C2H2-1不具有自激活活性;干旱、盐和ABA等逆境可抑制Zm C2H2-1基因在玉米中的表达;过表达Zm C2H2-1基因的拟南芥叶片失水速率更快,在PEG、高盐和ABA处理条件下,与对照相比转Zm C2H2-1基因拟南芥耐逆性降低,以上结果说明Zm C2H2-1基因是作为玉米抗逆的负调控因子参与了逆境胁迫应答。本研究为深入解析玉米Zm C2H2-1的调控网络和玉米的抗逆调控机制奠定了基础。

油棕C2H2基因家族鉴定及低温胁迫下的表达分析

C2H2型锌指蛋白是最常见的锌指蛋白之一,广泛存在于真核生物中,在植物的生长发育、盐、低温、干旱胁迫等非生物胁迫响应中扮演重要作用。本研究以拟南芥C2H2氨基酸序列作为探针,在油棕基因组数据库中进行本地BLASTP比对和保守结构域预测分析,筛选出油棕C2H2型锌指蛋白家族成员,利用生物信息学手段对基因家族成员的理化性质、进化关系、染色体位置、基因结构、保守基序和启动子顺式元件进行分析,并利用转录组数据和荧光定量PCR方法分析EgC2H2基因家族成员在低温胁迫下的表达情况。结果显示:从油棕基因组中共鉴定出73个C2H2型锌指蛋白家族成员,EgC2H2家族成员氨基酸的数目为128~556个,分子量为14176.73~58983.30 Da,等电点为4.99~9.62,不稳定系数为38.84~86.01,亲水性为–1.154~-0.226,亚细胞定位显示C2H2基因家族所有成员均定位于细胞核;系统进化树分析显示EgC2H2家族成员可以分为4个亚家族,EgC2H2家族成员多数归类于第Ⅰ亚家族和第Ⅱ亚家族,且同一亚家族成员的结构域具有较高的一致性;染色体定位结果显示,EgC2H2家族成员不均匀地分布于油棕的16条染色体上;启动子顺式元件分析显示,EgC2H2家族包含许多光响应元件、植物激素响应元件和逆境胁迫响应元件;转录组数据分析显示,大部分EgC2H2基因响应低温胁迫,且大多数EgC2H2基因在耐寒材料中高表达,在冷敏感材料中低表达;荧光定量PCR分析显示,EgC2H2-23、EgC2H2-11、EgC2H2-19、EgC2H2-17和EgC2H2-21显著上调表达,且在耐寒材料中的表达量显著高于冷敏感材料,推测这些基因可能在油棕低温响应中发挥关键作用,可以作为候选基因进一步深入研究。本研究为深入研究油棕C2H2基因家族功能提供理论参考。

C2H2型锌指蛋白在肿瘤基因调控中的研究进展

锌指蛋白是人类基因组中规模最大的转录因子家族,锌指结构的多种组合方式决定其在生物学行为上表现出不同功能。关于不同锌指蛋白在恶性肿瘤癌变过程中的作用机制尚待进一步研究。作者简要阐述了C2H2型锌指蛋白在转录调节和翻译后修饰的作用机制并总结其在不同肿瘤中的调控作用。

金荞麦C2H2-ZFP家族基因分析及FdC2H2-2在芦丁合成积累中的功能表征

C2H2锌指蛋白转录因子在植物生长发育、胁迫响应和次生代谢合成调控等方面发挥重要作用。前期研究发现金荞麦根部类黄酮含量高于苦荞麦可能是由于FdCHI,FdF3H,FdDFR等与类黄酮生物合成相关的基因家族被扩增。然而,参与类黄酮生物合成的C2H2锌指蛋白转录因子家族基因在金荞麦中如何调控芦丁合成尚未见报道。本研究对金荞麦FdC2H2-ZFP转录因子进行了全基因组鉴定和表达谱分析。共鉴定出114个FdC2H2-ZFPs。在对RNA-Seq数据分析基础上,筛选并克隆C2H2锌指蛋白基因FdC2H2-2。该基因具有3个典型的C2H2锌指结构,与拟南芥AtTREE1、AtDAZ3同源性较高。qRT-PCR显示FdC2H2-2基因的表达显著受茉莉酸诱导。此外,过表达FdC2H2-2毛状根中芦丁含量显著高于对照,且其芦丁合成途径中关键酶基因黄酮醇合成酶(FLS)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)与类黄酮3’,5’-羟化酶(F3’5’H)表达量显著提高。以上结果表明,金荞麦FdC2H2-2基因可能通过激活芦丁生物合成关键酶基因FLS、PAL以及F3’5’H的表达,从而正向调控芦丁的积累。本研究为今后解析金荞麦C2H2锌指蛋白基因的功能提供参考。

低密度脂蛋白诱导下调的新基因cDNA的克隆及组织表达

用改进的mRNA差异显示 PCR技术分析ECV30 4在低密度脂蛋白的诱导下表达水平明显差异的cDNA。获得一差异表达的 2 6 5bp新EST ;以该EST为探针 ,从人主动脉cDNA文库中筛选到一个 172 6bp的cDNA克隆 ,其 74 8 12 6 6bp之间的 5 19个碱基构成一个完整的开放阅读框架 ,编码 172个氨基酸组成的蛋白质。其羧基端 94 172区间氨基酸序列中含有三个重复的C2H2型锌指蛋白基序CX2CX3FX5LX2HX3H ,NorthenBlot证实两组ECV30 4中均出现一条 1 7kb的区带 ,LDL诱导后其表达降低了 2 2倍。与差异显示 PCR的结果一致 ,该基因被定名为LRZFG。LRZFG是多组织表达的基因 。

大豆C_2H_2型锌指蛋白基因SCTF-1的克隆及功能分析

锌指蛋白是一类具有手指型结构的蛋白质,其中一些锌指蛋白是转录因子,对真核生物的生长发育及非生物逆境胁迫的耐受能力都有着重要作用。文章从大豆(Glycine max(L.)Merr.)中克隆了一个新的C2H2型锌指蛋白基因SCTF-1(GenBank登录号:JQ692081),该基因包含一个699 bp的开放阅读框,编码233个氨基酸,无内含子,有两个典型的C2H2型锌指结构。锌指结构中有植物锌指蛋白特有的保守氨基酸序列QALGGH。经软件预测分析,其等电点pI=8.33,分子量24.9 kDa。农杆菌介导的洋葱表皮细胞GFP瞬时表达实验结果表明,SCTF-1蛋白能够定位到细胞核中。通过RT-PCR检测发现该基因在大豆叶和花中的表达量较高,在茎和根的表达量相对较低。在对大豆幼苗的低温胁迫中,SCTF-1基因的表达量明显增加。将SCTF-1基因转入烟草(Nicotiana tabacum L.)中,发现SCTF-1基因的过量表达能够明显提高转基因烟草的耐冷能力。

梅花PmZAT12的克隆及表达分析

为筛选梅花抗寒关键基因,以‘雪梅’叶片c DNA为模板,采用RT-PCR技术克隆获得一个C2H2型锌指蛋白基因PmZAT12。该基因开放阅读框为537 bp,编码178个氨基酸,氨基酸序列比对结果显示PmZAT12蛋白含有2个高度保守的锌指蛋白结构域,以及DLN和L-Box等锌指蛋白特征序列。系统进化树分析发现PmZAT12蛋白与桃PpZAT12蛋白的亲缘关系最近。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测了PmZAT12基因在多种非生物胁迫下的表达模式,结果表明PmZAT12基因能够持续而强烈地响应低温和干旱,而盐和ABA抑制其表达。

芥菜锌指蛋白转录因子基因Bj26的克隆与鉴定

锌指蛋白是一类重要的转录因子家族,参与植物基因转录调节、发育及胁迫反应等生理过程。我们前期研究发现芥菜诱导型启动子BjC-P的W-box-like-4为其真菌诱导的核心元件,本研究通过酵母单杂交技术从芥菜cDNA文库中筛选到与W-box-like-4序列特异互作的转录因子基因Bj26。生物信息学分析表明,Bj26含735 bp的开放阅读框,编码一个新的C2H2型锌指蛋白,包括2个典型的C2H2型锌指结构及2个植物特有的QALGGH氨基酸保守序列,等电点pI为9.2,分子量为26.6 kD。亚细胞定位显示该蛋白位于细胞核。本氏烟瞬时表达分析表明Bj26蛋白通过与BjC-P的真菌诱导核心元件序列特异互作,激活启动子BjC-P。实时荧光定量PCR结果显示Bj26在真菌诱导下表达量明显增高。Bj26的CDS序列与拟南芥和水稻中的C2H2型锌指蛋白序列比对及进化树分析表明,Bj26与拟南芥的C2H2型蛋白同源性高于水稻。以上结果揭示Bj26蛋白可能介导BjC-P真菌诱导响应并参与植物抗真菌病原菌的调控过程。

偏肿革裥菌C2H2型锌指基因表达分析

C2H2型锌指转录因子在植物、动物和部分真菌的生长发育过程中发挥着重要的作用,但其在偏肿革裥菌(Lenzites gibbosa)中的作用尚不清楚。通过对木屑处理后不同时期的偏肿革裥菌菌丝进行提取和转录组分析,为偏肿革裥菌在营养基质条件下菌丝的生长研究提供支持。运用COG、GO和KEGG数据库进行注释分析,筛选出与偏肿革裥菌生长发育相关的C2H2型锌指基因,并对差异表达基因进行GO Pathway富集分析以及实时荧光定量PCR分析。COG注释分析表明,C2H2型锌指蛋白差异基因大部分与复制、重组和修复功能有关。GO富集分析表明,C2H2型锌指蛋白差异基因参与了细胞过程、细胞部分和结合功能。将差异基因比对到KEGG数据库中,共得到35条注释的序列,其中4条初生代谢通路得到注释,对其进行Pathway富集分析,发现差异基因显著富集于内质网蛋白加工通路中,表明偏肿革裥菌的生长发育与内质网蛋白加工通路密切相关。在木屑诱导下,随着木屑诱导时间的延长,9406基因相对表达量呈逐渐增长的趋势,11332、7835和5947基因相对表达量呈"先升后降"的趋势,11819和4346基因相对表达量呈"升-降-升"的趋势,3913和5738基因相对表达量呈"降-升-降"的趋势。此研究结果对偏肿革裥菌菌丝体生长研究具有重要的参考价值,为深入研究木质纤维降解关键基因的功能与作用机制奠定基础。

冬虫夏草菌C2H2基因家族鉴定及其在砷胁迫下表达分析

C2H2型锌指蛋白转录因子家族是真核生物中广泛存在且具有重要生物学功能的锌指蛋白转录因子之一,在真菌生长发育、分生孢子形成、致病性以及胁迫应答等过程中起着重要作用。砷超标是影响冬虫夏草品质的重要因素之一,本研究基于冬虫夏草菌基因组数据库,利用Hmmsearch程序及PFAM、SMART等在线软件,对冬虫夏草菌C2H2型锌指蛋白(OsC2H2)家族成员进行鉴定,并对OsC2H2基因结构、保守结构域、系统进化分析及砷胁迫下基因表达等进行分析。结果显示,全基因组水平共鉴定出的23条含有C2H2保守结构域的Os C2H2基因,其定位在14条scaffold上且不存在串联重复,不同OsC2H2保守结构域数目及排列方式存在差异;系统进化及基因表达分析显示,18条OsC2H2基因在进化上相对保守,5条OsC2H2基因进化上存在差异,且多数OsC2H2基因响应砷胁迫。通过对全基因组水平OsC2H2进行鉴定及相关生物信息学分析,为进一步研究其结构和功能提供相应理论基础,同时为揭示冬虫夏草砷富集提供参考。

木薯C2H2型锌指蛋白转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

锌指蛋白转录因子(zinc-finger protein transcription factor, ZFP)是一种具有特定结构的蛋白,是真核生物重要转录因子之一,其通过与核内其他因子相互作用,调控各种生理反应,参与植物的生长发育和生物与非生物胁迫。目前对木薯锌指蛋白家族的研究依然较少。本研究利用木薯基因组数据库筛选鉴定了85个木薯C2H2型锌指蛋白转录因子家族成员,利用生物信息学手段分析该家族基因的结构特征和理化性质,结果表明同一C2H2型锌指蛋白家族的基因结构及氨基酸序列长度存在显著差异,大致可分为6个亚家族,各成员具有特征性的锌指结构域,但数量上存在差异;染色体定位显示该家族成员并非定位于木薯所有的18条染色体,在13号和16号染色体上没有C2H2型锌指蛋白家族成员定位。结合已有的转录组数据分析其在不同组织及非生物胁迫下的表达模式,发现各成员在不同组织中的表达模式不同,各组织均有高表达的基因,部分成员无组织表达差异,部分家族成员响应非生物胁迫。因此,木薯C2H2型锌指蛋白转录因子在植物生长发育和响应非生物胁迫功能方面具有重要的作用。