巴西橡胶树胶乳中DUF1262结构域蛋白结构与基因表达分析

为了揭示天然橡胶生物合成酶互作蛋白结构及其在天然橡胶生物合成过程中的功能。本研究以橡胶树胶乳橡胶粒子总蛋白为研究对象,采用免疫共沉淀实验技术以天然橡胶合成关键酶顺式-异戊二烯基转移酶(CPT)抗体从胶乳中捕获了1个含DUF1262结构域的未知功能蛋白。生物信息学分析表明橡胶树基因组中包含50个编码含DUF1262结构域蛋白的基因序列;蛋白质相互作用网络分析表明DUF1262结构域蛋白可能参与调节信号转导或转录调控等过程;荧光定量PCR结果表明编码该蛋白基因的转录本在根、叶、花、枝和胶乳等组织中广泛分布,但在胶乳中表达较低,在树皮表达较高;水杨酸、脱落酸、过氧化氢及干旱处理可增强该基因在叶片中的转录水平。本研究证明DUF1262参与橡胶树逆境反应等生理过程,为揭示胶乳生物合成调控机制提供新线索。

辣椒DUF966基因家族鉴定及表达模式分析

【目的】鉴定辣椒DUF966基因家族成员,并分析其表达模式,为揭示该家族基因对辣椒生长发育和逆境响应的调控机制及辣椒抗逆育种提供理论参考。【方法】从Pfam数据库下载DUF966(PF06136)的隐马尔可夫模型种子序列,并以拟南芥和水稻DUF966家族蛋白序列作为参考序列,从辣椒基因组中鉴定出DUF966家族成员,利用生物信息学方法对其基因结构、保守基序、蛋白质特征、启动子顺式作用元件及miRNA和DUF966基因家族间的靶向关系进行系统分析,并利用转录组数据分析辣椒DUF966基因家族成员在不同组织生长发育及不同激素和胁迫处理下的表达模式。【结果】共鉴定到7个辣椒DUF966基因家族成员,将其命名为CaDUF966-1~CaDUF966-7。将辣椒DUF966基因家族成员分为3个亚群,其中,Ca DUF996-2和Ca DUF996-7属于I亚群,Ca DUF996-3和Ca DUF996-5属于II亚群,CaDUF996-1、CaDUF996-4和CaDUF996-6属于III亚群。7个CaDUF966s基因分布在1、2、6、11和12号染色体上。7个CaDUF966s基因含有2~5个内含子,外显子数为3~6个。所有CaDUF966s均为亲水的不稳定蛋白,亚细胞定位于细胞核内,共含有20个Motif(Motif 1~Motif 20),同一亚群CaDUF966s蛋白含有的Motif越相似。除CaDUF966-3蛋白外,其余6个CaDUF966s蛋白的二级结构和三维结构相似,均以无规则卷曲所占比例较大(36.31%~51.80%),以β-转角所占比例较小(8.56%~10.71%)。基于非同义替换率/同义替换率的比值(Ka/Ks)分析发现,DUF966基因家族成员在辣椒品种间和茄科物种间高度保守,同源基因对的Ka/Ks均小于1.000,表明其在进化过程中经历了强烈的纯化选择压力。7个CaDUF966s基因启动子区域共含有17个生物和非生物胁迫相关顺式作用元件、7个生长发育相关顺式作用元件及10个植物激素反应相关顺式作用元件。7个CaDUF966s基因具有明显的组织和时空特异性,说明CaDUF966s基因参与辣椒的生长发育和胁迫响应。9个miRNA通过切割作用靶向CaDUF966-3和CaDUF966-6基因,5个miRNA靶向CaDUF966-6基因,4个miRNA靶向CaDUF966-3基因。【结论】7个辣椒DUF966基因家族成员在不同组织生长发育过程及响应生物和非生物胁迫过程中具有调控作用。

不同未知功能结构域蛋白家族(DUFs)基因在植物中的生物学功能

未知功能结构域蛋白家族(domains of unknown function protein families,DUFs)是一大群并未表征功能的蛋白家族,其蛋白结构中包含至少一个高度保守的DUF结构域。在众多的DUFs蛋白家族中存在一些植物特有的DUFs蛋白家族,其参与调控植物生长发育、植物对病虫害的防御反应和植物对非生物胁迫的应答反应等生物学过程。本文对近几年关于植物DUFs基因参与上述生物学功能方面的研究进行了综述,旨在为未知功能基因的挖掘及其调控机制的阐明提供基础资料。

新基因FAM92A1的生物信息学分析及功能预测

目的:运用生物信息学方法对新基因FAM92A1功能进行预测分析,为进一步深入研究FAM92A1功能奠定基础。方法:利用多种生物信息学分析软件,分析FAM92A1基因的表达谱、保守性及其编码蛋白的结构和定位等特征,根据结构预测其功能。结果:该基因表达广泛,高度保守,有多个选择性剪接变异体。编码蛋白属于DUF1208保守结构域家族,与猩猩、小鼠、大鼠、鸟、非洲爪蟾、斑马鱼和果蝇的相似性分别为91%、84%、82%、74%、67%、65%、26%。它含有一个卷曲螺旋结构和多个磷酸化位点,无信号肽及跨膜结构。亚细胞定位预测其定位于细胞核。结论:利用生物信息学方法可初步预测FAM92A1为一细胞核内具有调节作用的蛋白质,其在细胞增殖和分化的精确调控方面可能起着重要作用。

烟草低温早花相关基因NtDUF599的表达及功能分析

为研究烟草低温诱导早花的作用机制,利用转录组分析筛选获得了烟草低温早花相关基因NtDUF599。NtDUF599基因编码一个包含236个氨基酸的未知功能蛋白,受低温诱导高表达。构建该基因的RNAi干扰(RNA interference,RNAi)载体,并通过农杆菌介导法进行烟草遗传转化,获得10个转基因株系。将转基因株系和非转基因对照株系在苗期低温(12℃)处理10 d后,在正常条件下生长至现蕾期。结果显示,转基因烟株的现蕾时间比对照提前10 d左右,且叶片数目减少。本研究首次发现DUFs(Domain of unknown functions)基因参与烟草低温诱导早花过程。

水稻DUF966基因家族的生物信息学分析

DUF966基因家族是一类未知功能的基因家族,它们在水稻生长发育和逆境胁迫应答反应中可能起重要作用,为了研究这些基因的生物学功能,初步揭示它们对水稻生长发育和抗逆性的调控作用,本研究通过生物信息学方法,分析了水稻DUF966家族基因特征、系统进化、芯片表达谱、跨膜结构域、信号肽以及亚细胞定位。结果表明,水稻DUF966基因家族包含7个成员,几乎都具有转录活性,它们编码的蛋白质只包含1~2个保守的未知功能结构域(DUF966结构域);进化分析表明,该家族可分为4个亚群,其中Os DSR2、Os DSR4、Os DSR5和Os DSR6同属一个亚群,可能具有相似的生物学功能;芯片表达谱分析表明,该家族基因主要在幼苗、花序和茎中呈中、低度表达,Os DSR3和Os DSR7基因受盐和低温胁迫的诱导表达,其它基因受不同非生物胁迫的抑制表达,该家族多数基因还能被白叶枯病菌侵染诱导表达;蛋白预测表明,该家族蛋白不含跨膜结构域和信号肽序列,能够被定位在细胞质中。本研究为系统开展水稻DUF966基因家族的生物学功能研究提供了依据。

春兰DUF3598家族CgDUF1基因的克隆与生物信息学分析

DUF3598是一类具有未知功能结构域的基因家族,在植物的生长发育和响应逆境胁迫中可能扮演重要角色,为了研究DUF3598蛋白对春兰的调控作用,初步探讨其生物学功能,本试验以春兰为实验材料,采用RT-PCR的方法,克隆获得一段长为1 245 bp的ORF序列,暂命名为CgDUF1,并进行生物信息学预测分析。结果表明,CgDUF1基因共编码20种氨基酸,无信号肽和跨膜结构域,属于非分泌性的亲水蛋白,预测该蛋白主要定位于叶绿体中。系统发育分析表明,CgDUF1蛋白与拟南芥DUF3598蛋白:A0A384KT89的亲缘关系最近。高级结构预测表明CgDUF1蛋白由3种二级结构组成,其中无规则卷曲占比最高,为54.59%。本研究为春兰DUF3598基因家族的生物学功能的研究提供了依据。

甘蓝型油菜BnaSVB基因的克隆及DUF538基因家族的鉴定

为了研究甘蓝型油菜(Brassica napus L.)中SVB基因的功能以及甘蓝型油菜DUF538基因家族的特性,本研究在甘蓝型油菜耐盐品系862中克隆了Bna SVB基因的CDS序列,并首次在甘蓝型油菜全基因组中鉴定出DUF538基因家族。生物信息学分析结果显示,BnaSVB基因CDS序列长468 bp,编码155个氨基酸,含有一个未知功能的DUF538结构域;BnaSVB基因和SVB基因编码蛋白理化性质相似,均属于亲水性蛋白,磷酸化位点较高,无跨膜区域;它们的一级、二级结构相似,三级结构存在显著差异,又存在10处氨基酸的差异位点,其中还包含两处氨基酸位点的缺失,这可能会造成它们基因功能的不同。本研究利用Hmmer3.1和blastp首次在甘蓝型油菜全基因组中鉴定并筛选出了78个DUF538基因家族成员,将其分为三个亚族,并对其家族成员基因结构、蛋白理化性质、染色体定位、motif、系统进化做了初步分析,以期为该基因的进一步研究打下基础。