猕猴桃AcHSP20基因家族的鉴定及表达分析

【目的】鉴定分析了猕猴桃的小热休克蛋白(HSP20s/sHSPs)基因家族,为猕猴桃AcHSP20基因的生物学功能研究和猕猴桃的抗性育种奠定基础。【方法】基于猕猴桃全基因组数据,利用生物信息学方法对猕猴桃AcHSP20基因家族进行鉴定,并分析了家族成员的理化性质、系统进化、染色体定位、基因结构、亚细胞定位及启动子。同时利用荧光定量PCR技术分析了猕猴桃AcHSP20基因在非生物胁迫和激素处理后的表达变化情况。【结果】鉴定获得34个AcHSP20基因家族成员。其编码蛋白的氨基酸数目为85-371,分子量介于9.93-40.18 kD,等电点介于4.4-9.3,AcHSP20s多定位于细胞质和叶绿体。34个基因分布在17条染色体上,多数没有或只有一个内含子。基因的启动子含有植物激素和非生物胁迫响应元件。所有测定的AcHSP20基因在猕猴桃的根茎叶中均有表达且在高温及其他多种非生物胁迫和植物激素处理下差异表达显著。【结论】AcHSP20基因家族成员在猕猴桃的高温、ABA、MeJA、NaCl等逆境胁迫响应中发挥重要作用。

坛紫菜HSP20基因家族成员的全基因组鉴定及生物信息学分析

【目的】鉴定坛紫菜(Pyropia haitanensis)HSP20基因家族成员(PhHSP20s),并进行生物信息学及表达谱分析,为揭示PhHSP20s基因在坛紫菜生长发育和非生物胁迫下的调控机理提供理论依据。【方法】对坛紫菜基因组序列进行基因结构预测,利用隐马尔可夫模型在坛紫菜蛋白序列中搜索含有ACD结构域且分子量为12~43 kD的HSP20家族蛋白,并对其理化性质、系统进化及编码基因启动子顺式作用元件和表达特性进行分析。【结果】从坛紫菜全基因组鉴定出8个PhHSP20s基因,其不均匀地分布在5条Scaffolds上,均只含有1个外显子,无内含子,开放阅读框(ORF)长度为402~930 bp,其编码蛋白的氨基酸残基数量为133~309个,分子量为13.7~31.9 kD,理论等电点(pI)为5.50~10.49,多数蛋白呈酸性。系统发育进化树分析结果显示,陆生植物(拟南芥)、红藻(脐形紫菜和坛紫菜)和细菌(大肠杆菌)HSP20分别聚类为独立的一支,但绿藻(莱茵衣藻)HSP20聚类为2个分支,分别与陆生植物和红藻HSP20聚类在一起;红藻(脐形紫菜和坛紫菜)HSP20蛋白高度相似,亲缘关系近,可分为2个小分支,均与陆生植物HSP20的亲缘关系较远,不属于陆生植物中已报道过的任何HSP20亚族。PhHSP20s基因启动子上除了含有保守的通用元件外,还含有非生物胁迫响应元件。在PhHSP20s基因中,除PhHSP32基因几乎不在任何条件下表达外,其余PhHSP20s基因至少在1种条件下高表达,且部分PhHSP20s基因表现出相似的表达模式;部分PhHSP20s基因在不同生长阶段、光质培养条件、失水胁迫和盐胁迫下具有表达特异性,即在生殖细胞发育阶段和单性生殖孢子发育期高表达,在低盐胁迫下高表达。【结论】坛紫菜HSP20家族基因在基因数目、基因结构及系统进化上明显不同于陆生植物HSP20家族基因,推测HSP20基因复制事件在红藻和陆生植物分化之后独立发生,且在坛紫菜生长发育和非生物胁迫应答中发挥作用。

花生HSP 20基因家族鉴定及其表达特性分析

HSP20是一类小分子热激蛋白,在植物抵御逆境胁迫中发挥重要作用.本研究借助花生基因组数据库,通过隐马尔可夫(Hiddne Markov Model,HMM)搜索野生种花生(Arachis duranensis)和(Arachis ipaensis)蛋白质数据库,鉴定出AdHSP 20和AiHSP 20基因各27个,基因长度为946~1 103 bp,不均匀分布在花生9条染色体上.进化树分析显示,这些基因分为11个亚家族.通过对基因结构和保守序列分析表明该基因家族高度保守.表达分析发现,2个野生种花生中各有5个基因在各组织中高表达,大部分基因在果针入土期开始大量表达,具有组织表达特异性,存在多个激素及逆境胁迫相关的顺式作用元件,预示着该基因家族参与花生逆境胁迫响应.

中药火麻仁基原植物Hsp20基因家族鉴定及表达分析

Hsp20 (heat shock protein 20)基因家族在植物生长发育和胁迫响应中发挥着重要的作用。为探究大麻(Cannabis sativa L.) Hsp20 (CsHsp20)基因的功能,本研究在全基因组和转录组水平上采用生物信息学手段对CsHsp20基因家族进行系统性研究。结果表明,在大麻中鉴定到35个CsHsp20基因家族成员(CsHsp20-1~CsHsp20-35),分布在9条染色体上,属于10个亚家族,同一亚家族成员之间蛋白基序分布相似。多种激素和胁迫响应顺式作用元件存在于CsHsp20基因的启动子区,表明其可参与植物的生长发育和多种胁迫响应。蛋白互作分析表明CsHsp20蛋白与Hsp家族其他成员之间存在互作关系且受转录因子Hop和HSFA2的调控。转录组数据表明在大麻的不同组织器官及不同发育时期中CsHsp20基因家族成员表达水平存在差异,主要在火麻仁及其成熟期高表达,表明CsHsp20家族成员可调控火麻仁的生长发育。本研究为CsHsp20基因家族功能研究和火麻仁基原植物的定向培育奠定了基础。

燕麦sHSP基因家族的鉴定及其响应高温及老化的表达分析

小热激蛋白(sHSPs)是植物体中普遍存在的由核基因编码的一类蛋白,具有保守的ACD结构域,能够在高温、干旱以及老化等胁迫刺激中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法在燕麦基因组中鉴定得到24个HSP20(AsHSP20.1~AsHSP20.24)基因,并对AsHSP20家族成员的理化性质、蛋白结构、亚细胞定位、系统进化、保守基序和保守结构域、基因染色体位置以及响应高温及老化基因的表达等进行系统分析。研究发现AsHSP20基因分布在17条染色体上。编码氨基酸数目136~529 aa,分子量大小14.9~58.1 kDa,理论等电点5.30~8.79。HSP20成员多定位在核、胞质和叶绿体上,部分定位在质膜、线粒体、过氧化物酶体以及胞外。蛋白质二级结构和三级结构分析表明AsHSP20成员确定有β-折叠结构。根据保守基序组成与系统发育关系分析,AsHSP20基因家族被分为11个亚组,同一亚组成员之间具有相似或相同的保守基序,表明这些蛋白之间具有功能的相似性。进一步分析自然老化和人工老化处理下AsHSP20基因的表达情况,结果表明AsHSP20.20、AsHSP20.24基因在自然老化处理与人工老化处理下共同下调表达,推测AsHSP20.20和AsHSP20.24在两种老化方法下共同参与调控燕麦种子活力降低的过程,可作为燕麦种子寿命及抗老化种质育种研究的候选基因。研究为AsHSP20基因家族在燕麦种质老化过程中的调控机制提供了有价值的信息,也为进一步探究燕麦HSP20基因的功能及种子抗衰老分子机制提供了理论支撑。

大豆HSP20基因的鉴定及表达分析

HSP20是一种小分子热激蛋白,在植物生长发育和抗胁迫过程中发挥重要作用。研究利用生物信息学方法对大豆中56个GmHSP20家族基因进行了鉴定,并对其理化性质、基因结构、进化关系、启动子原件以及表达模式进行了分析。56个家族基因分为11个亚族,分布在18条染色体上;氨基酸长度不一、分子量和等电点变化范围比较大;启动子原件分析发现含有植物胁迫相关的元件。基因表达模式显示:GmHSP20家族基因在种子发育第42天表达水平较高。此外,研究还发现GmHSP18.5A和GmHSP18.5B在大豆不同部位和各生长发育阶段都有表达且表达水平较高,具有相似的表达模式。

基于Oncomine数据库及生物信息学方法挖掘FAM20C在宫颈癌中的表达及作用机制

目的通过深度挖掘Oncomine数据库中的基因信息,分析FAM20基因家族在宫颈癌中的表达及其作用机制。方法通过Oncomine数据库查找有关于FAM20基因家族的研究信息,并对其在宫颈癌中的表达进行初步分析,根据分析结果,在Oncomine数据库中摘录所选取的FAM20家族成员在宫颈癌中的生存信息,使用GraphPad Prism软件进行生存分析,根据结果探讨其临床意义,发现FAM20基因家族中仅FAM20C基因对宫颈癌患者的生存率有意义,再使用TCGA数据库对FAM20C基因在宫颈癌中的表达及生存信息进行验证。用cBioPortal分析FAM20C基因相关蛋白功能及途径富集,通过String构建FAM20C基因的相关蛋白网络图,分析蛋白富集的生理过程。结果在Oncomine数据库中共收集33项FAM20家族成员在肿瘤组织及正常组织中表达差异的研究。对不同成员进一步分析发现,FAM20B、FAM20C在宫颈癌中的表达存在差异(P<0.05)。对FAM20B及FAM20C基因在Oncomine数据库中的表达情况及生存数据做进一步分析,发现FAM20C高表达时患者生存率降低(P<0.05),与TCGA数据库所验证的结果大体相同。通过Genecards数据库收集到FAM20C相关蛋白DMP1、AMELX、AMBN、MEPE、ENAM、FGF23、AMTN、SPP1、AHSG,主要富集于牙齿及骨组织的发育调控、柱状上皮细胞的分化调控以及细胞黏附过程。结论 FAM20C基因可通过影响肿瘤细胞的迁移和侵袭,对宫颈癌患者的生存产生影响。同时,靶向FAM20C基因可能是宫颈癌潜在的诊断和治疗方法。