谷子GH5基因家族全基因组鉴定和表达分析

糖苷水解酶5(GH5)属于最大的糖苷水解酶家族,在细胞壁合成与降解过程中发挥重要作用。为解读谷子GH5基因家族特性,通过生物信息学方法对谷子进行全基因组扫描,鉴定并分析谷子GH5家族成员。结果表明,谷子具有18个GH5基因(命名为SiGH5-1~SiGH5-18),不均匀分布在8条染色体上。SiGH5蛋白具有保守结构域,叠合比对发现不同物种GH5蛋白结构高度保守。多物种系统发育树分析表明,GH5蛋白具有种属特异性特点。基因结构分析发现,同一分支的GH5蛋白具有相似的基序分布,GH5成员具有外显子改组现象。表达谱分析发现,谷子GH5家族基因属诱导型表达,其中,SiGH5-8、SiGH5-17在谷子各器官和非生物胁迫过程中均具有较高表达量。启动子分析鉴定到大量激素类响应元件,暗示GH5家族成员通过响应植物内源激素发挥调控作用。

甘露聚糖酶AfMan5A和RmMan134C的性质差异分析及对多糖的协同降解

分析烟曲霉(Aspergillus fumigatus)HBHF5来源的GH5家族甘露聚糖酶AfMan5A和微孢根霉(Rhizopus microsporus)GZHF10来源的GH134家族甘露聚糖酶RmMan134C的酶学性质差异,探究两者协同降解多糖的潜力。结果表明两者酶学性质差异较大,AfMan5A的最适温度和pH值分别为60℃和6.0,而RmMan134C最适温度和pH值为35℃和5.0。金属离子Cu^(2+)、Zn^(2+)和Mn^(2+)均表现出对2个酶活性的抑制,而Mg^(2+)、Fe^(3+)和Li^(+)可促进AfMan5A活性,却对RmMan134C活性表现出轻微抑制。甘露聚糖酶RmMan134C较AfMan5A底物谱广,两者最适底物均为魔芋葡甘露聚糖。进一步研究发现,两者并未对甘露聚糖类底物表现出协同效果,而是在微晶纤维素的降解中表现出较好的协同作用,协同系数为6.1。本研究分析了GH5和GH134家族甘露聚糖酶的性质差异及降解多糖的协同效果,为甘露聚糖酶的进一步应用推广提供一定的理论支持。

葡萄GH5基因家族全基因组鉴定及生物信息学分析

纤维素酶是一种能将纤维素分解成寡糖或单糖的蛋白质。在糖苷水解酶家族中,GH5基因家族是植物当中功能最多样化且数量最多的植物纤维素酶。本研究鉴定到分布在葡萄5条染色体上的18个GH5家族基因。进化树分析显示葡萄的GH5家族基因分为3个亚家族,同在一个进化分类的成员其基因结构相似。通过基因结构分析发现葡萄GH5家族成员含1~6个内含子,内含子与外显子数量差异较小。亚细胞定位分析发现葡萄GH5家族成员主要分布在细胞核。蛋白结构分析发现葡萄GH5家族成员以α-螺旋和无规则卷曲为主。顺式作用元件分析发现葡萄VvGH5基因上游启动子序列包含大量的激素响应元件,暗示这些基因家族成员在响应植物内源激素调控中有重要作用。本研究将为深入研究葡萄GH5家族成员的基因功能和分子育种工作提供理论基础。