麻竹EST序列中GDC-P蛋白基因的预测及其翻译多肽的分析
- 格式:pdf
- 大小:1.27 MB
- 文档页数:8
麻竹磷酸乙醇胺N-甲基转移酶基因的结构预测及分析摘要:为探讨麻竹磷酸乙醇胺N-甲基转移酶蛋白的结构,通过对麻竹EST序列分析,运用生物信息学所学知识,研究麻竹磷酸乙醇胺N-甲基转移酶基因的性质。
其结果显示,该蛋白质的CDs长度为993bp,等电点(PI)为6.35,相对分子质量为38033.3,利用DNAMAN 等软件,对其二级结构、三级结构进行了预测和分析。
除此,还利用CLC对麻竹及其它物种的磷酸乙醇胺N-甲基转移酶对应的蛋白序列进行对比分析,并利用CLC构建系统发育树。
关键词:磷酸乙醇胺N-甲基转移酶麻竹结构分析Abstract:To describe the secondary structure and the tertiary structure of tiflorus Munro Phosphoric acid amine N-ethanol phenol-o-methyl shift enzyme. Through the use of the knowledge of bioinformatics,the properties of this protein such as isoelectric point and relative molecular mass have been explored. In addition, the phylogenetic tree based on Phosphoric acid amine N-ethanol phenol-o-methyl shift enzyme has been built.Key word: Phosphoric acid amine N-ethanol phenol-o-methyl shift enzyme tiflorus Munro structural analysis磷酸乙醇胺N-甲基转移酶(phosphoethanolamine N-methyltransferase,phosphoethanolamine methyltransferase, PEAMT, EC 2.1.1.103)系统名为S 一腺普甲硫氨酸:磷酸乙醇胺甲基转移酶(S-adenosyl-L-methionine: ethanolamine-phosphate N-methyltransferase),是一种甲基转移酶,其主要功能是催化磷酸乙醇胺(P-EA)甲基化,最终合成磷酸胆碱(P-Cho),是合成磷酸胆碱的关键酶[1-7]磷酸胆碱在动物体内参与合成磷脂,具有保肝强肝、促进脂质代谢和抗脂肪肝的作用;还能加速甲基转移,供给活性甲基,促进肝细胞再生。
植物学通报 2006, 23 (5): 584 ̄594基金项目: 中国科学院植物研究所“百人计划”项目* Author for correspondence. E-mail: cmliu@高等植物中的多肽激素李琛,宋秀芬,刘春明*中国科学院植物研究所植物信号转导与代谢组学研究中心, 北京 100093摘要 高等植物的第一个多肽激素(系统素)发现已经有10多年的历史。
到目前为止, 被普遍认可的植物多肽激素有4种: 系统素、PSK 、CLV3和SCR, 分别参与了植物的防御反应、细胞的分裂、茎端生长点干细胞数目维持和花粉-柱头的识别过程。
这些小分子多肽化合物以配基的形式与细胞膜表面的受体激酶相互作用, 从而实现细胞之间的信号交流。
本文对这4种多肽激素及其相应受体的研究进展做了简要评述, 并着重介绍当前研究比较热门的CLV3多肽, 最后对相关领域的发展前景进行探讨。
关键词 多肽激素, 受体激酶, 信号转导Peptide Hormones in Higher PlantsChen Li, Xiufen Song, Chunming Liu *Center for Signal Transduction & Metabolomics , Institute of Botany , Chinese Academy of Sciences , Beijing100093, ChinaAbstract Although the first peptide hormone (systemin) in plants has been discovered for more than ten years, till now only four peptides have been accepted as peptide hormones. They are systemin, PSK, CLV3 and SCR, involved in wounding response, cell division, stem cell maintenance in the shoot apical meristem, and the interaction between pollen and stigma, respectively. These small peptides act as ligands to interact with receptor kinases located on the surface of the cytoplasma membrane, triggering downstream signal transductions.In this paper we outline the progresses made in this area, with emphasis on CLV3 peptides. We also provide our prospective vision in this field.Key words peptide hormones, receptor kinases, signal transduction1 植物中的多肽信号分子胰岛素作为动物中第一个被发现的多肽激素在动物的生理调节过程中起重要的作用, 随后的研究发现动物中存在众多的多肽激素, 这些多肽类激素在信号转导方面起着非常重要的作用。
竹子功能基因组和生物技术研究-概述说明以及解释1.引言1.1 概述竹子是一种重要的经济植物,具有广泛的应用价值和生态保护作用。
竹子功能基因组和生物技术研究是对竹子基因组组成、基因功能解析以及生物技术应用和发展趋势进行深入探索和研究的工作。
竹子功能基因组研究旨在揭示竹子基因组的组成成分和特点,并进一步分析其基因的功能和表达调控机制。
竹子生物技术研究则关注竹子的生物技术应用领域和发展潜力。
这些研究对于提高竹子的经济价值、推动竹子产业的持续发展、促进生态环境的保护和恢复等都具有重要的意义和影响。
本文将重点介绍竹子功能基因组和生物技术研究的相关内容,以期通过对竹子的深入研究,进一步发掘和利用竹子的潜力,促进竹子产业的可持续发展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以写为:本文将按照以下结构进行叙述。
首先,引言部分将对竹子功能基因组和生物技术研究进行概述,介绍竹子的重要性和研究的意义。
接着,文章将分为正文和结论两部分。
正文部分将包括两个主要章节:竹子功能基因组研究和竹子生物技术研究。
首先,我们将深入探讨竹子功能基因组研究的相关内容,包括竹子基因组的组成和竹子基因的功能解析。
通过对竹子基因组的研究,我们可以更好地了解竹子的生物学特点、生长发育和抗逆性等方面的信息。
在竹子生物技术研究章节中,我们将讨论竹子在生物技术领域的应用。
竹子具有许多独特的特性,如快速生长、高耐旱性和丰富的纤维素等,这使得竹子成为生物技术的理想研究对象。
我们将介绍竹子在纤维素生产、生物能源开发、医药和食品等方面的生物技术应用,并探讨竹子生物技术研究的发展趋势,展望竹子在未来的应用前景。
最后,结论部分将对竹子功能基因组和生物技术研究进行总结,并展望其在未来的发展前景。
通过对竹子功能基因组和生物技术的深入研究,我们可以更好地利用竹子的优势特性,促进竹子产业的发展,推动可持续发展的实现。
整篇文章将系统地介绍竹子功能基因组和生物技术研究的最新进展和应用领域,以期为相关领域的科研人员和读者提供全面的了解和参考。
麻竹试管诱导开花及开花相关基因DlEMF2的克隆
和功能分析的开题报告
一、研究背景和意义
随着日益严重的环境问题以及人口增长的压力,自然界中许多植物仍然面临生存困境。
麻竹 (Bambusa emeiensis) 属于竹科植物中的一种重要资源,广泛应用于建筑、纸浆生产以及生态修复等领域。
然而,麻竹生长周期长,生育繁殖困难,影响了其资源性能的开发和利用。
为了提高麻竹资源利用效率和生态修复能力,研究麻竹的生长发育、开花和花器官发育等关键基因,具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容和思路
本研究重点关注麻竹试管诱导开花及开花相关基因DlEMF2的克隆和功能分析。
应用常规PCR和RT-PCR技术克隆DlEMF2基因,对其进行序列分析和功能预测。
通过对麻竹试管诱导开花样本的采集与处理,观测外部条件对麻竹开花过程的影响,收集相关数据并进行数据分析。
利用RNAi技术对DlEMF2基因进行功能验证试验,评估该基因在麻竹开花过程中的作用。
三、研究预期结果
通过对DlEMF2基因的克隆和功能验证试验,建立麻竹开花相关基因座模型,提供基于分子水平的麻竹开花细胞生理、分子生物学等重要方向的研究基础,为麻竹生长发育的研究及开花时间控制的研究提供理论支持和实践应用价值。
核农学报2023,37(5):0917~0926Journal of Nuclear Agricultural Sciences毛竹ABCG基因鉴定及其表达模式研究李紫阳杨克彬朱成磊刘燕郭栋肖晓燕高志民 *(国际竹藤中心竹藤资源基因科学与基因产业化研究所,国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室,北京100102)摘要:ATP结合盒转运蛋白G亚家族(ABCG)在植物体内的物质运输过程中发挥着重要作用。
为探究毛竹(Phyllostachys edulis)中ABCG s的分子特征、表达模式及转录因子对PeABCG15的调控关系,本研究利用生物信息学方法鉴定毛竹ABCG基因家族成员,对其基因结构、编码蛋白的理化性质和系统进化等进行系统分析,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对毛竹ABCG基因表达模式进行研究,借助酵母单杂交验证转录因子与ABCG基因的调控关系。
结果表明,在毛竹基因组中共鉴定到77个ABCG基因(PeABCG1~PeABCG77),其启动子中含有多种激素和非生物胁迫响应元件,其中脱落酸响应元件ABRE 最多,出现在74个基因的启动子中。
系统进化分析发现,PeABCGs分为白棕色复合体(WBC)和多效性耐药复合体(PDR)两个亚组,与水稻的亲缘关系较近。
qRT-PCR结果显示,在脱落酸(ABA)处理后,7个与ABA运输相关的PeABCG s中有6个呈上调表达趋势,而未检测到PeABCG34表达;在低温处理条件下,7个PeABCG s均受到诱导表达;在干旱处理条件下,有2个PeABCG s的表达受到抑制,其余基因的表达均受到不同程度的诱导。
另外,随着竹笋木质化程度增加,PeABCG15呈持续上调表达趋势,并与木质素合成调控转录因子基因PeKNAT3和PeMYB42的表达趋势一致。
酵母单杂交试验证实,PeKNAT3和PeMYB42均能与PeABCG15的启动子结合。
由此表明,PeABCG s参与毛竹抗逆可能存在ABA介导和非介导两种方式,其中PeABCG15受ABA诱导,且可能通过促进木质素合成参与毛竹抗逆。
4个丛生杂种竹的SSR分子鉴定
吴妙丹;董文娟;汤定钦
【期刊名称】《分子植物育种》
【年(卷),期】2009(7)5
【摘要】本研究以撑麻7号、版麻1号、青麻11号和撑麻青1号共4个丛生杂种竹及亲本为试验材料,利用从绿竹cDNA文库中开发的15个EST-SSR分子标记,鉴别4个丛生杂种竹的真实性。
4个杂交竹种在DOM03、DOM05、DOM09和DOM12的4个SSR座位上扩增产物的电泳条带分别为其父母本条带的组合,显示了这些标记的共显性特征。
进一步的测序结果验证了4个座位上的扩增产物均含有SSR序列,且杂种和亲本之间的序列具有同源性,初步验证了杂种的真实性。
【总页数】7页(P959-965)
【关键词】杂交竹种;SSR;分子鉴定
【作者】吴妙丹;董文娟;汤定钦
【作者单位】浙江林学院浙江省现代森林培育技术重点实验室,临安311300【正文语种】中文
【中图分类】S513;S795.04
【相关文献】
1.紫薇属种间杂种SSR分子鉴定与遗传分析 [J], 彭婵;李振芳;马林江;黄国伟;徐红梅;杨彦伶
2.应用SSR分子标记鉴定新台糖25号×云蔗89-7F1代大规模遗传群体的杂种真
实性 [J], 赖小群;黄帝媛;姚潇;陈悦佳;姚姿婷;邹承武;陈保善
3.SSR分子标记鉴定橡胶树F1真伪杂种 [J], 李文秀;贺军军;张华林;罗萍
4.基于SSR分子标记的多年生黑麦草杂交F1代杂种鉴定 [J], 汪阳;易莉美;班晚婷;闫三博;何洁;张新全;聂刚
5.基于SSR分子标记的多年生黑麦草杂交F_(1)代杂种鉴定 [J], 汪阳;易莉美;班晚婷;闫三博;何洁;张新全;聂刚
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
麻竹EST序列中GDC-P蛋白基因的预测及其翻译多肽的分析丁伟航(生技091,林业与生物技术学院 200901180226)摘要:甘氨酸脱羧酶复合体(GDC)是在光呼吸中起着重要作用的酶体,存在于所有光合作用植物中。
通过对麻竹的EST序列进行拼接,得到了726条contig片段,然后对这726条片段进行blast。
结果发现,其中有一条长为966bp的片段与粳稻中的甘氨酸脱羧酶P蛋白亚基的mRNA序列有93%的相似性。
其ORF的翻译产物与麦类作物的GDC-P亚基有93%的相似性。
通过对这段多肽序列进行分析发现:这段序列是P蛋白靠近3' 端的一段序列,无跨膜结构域,含有GDC-PD的结构域。
关键词:EST;GDC;麻竹Abstract. Glycine decarboxylase complex(GDC)is one of the important enzyme during the photorespiratory cycle, which found in plants processing photosynthesis. De novo assembly of short reads (EST) of Ma bamboo shows, 726 contigs finally formed. And then run BLAST for these contigs in NCBI, the result is that the DNA sequence, which contain 966 base pairs, is similar to the gene of P protein of Glycine decarboxylase complex from Oryza sativa Indica Group (with the identity of 93 percent ). And the protein translated by its ORF is similar to GDC-P protein of x Tritordeum sp. (with the identity of 93 percent). Analyzing the putative protein by means of the method of bioinformatics, we found that protein sequence show high identity with the region of GDC-P near the C-terminal, no transmembrane domain be found, but contain the domain of GDC-P.Key word. EST, GDC, Dendroalamus latiftorus甘氨酸脱羧酶是复合体(GDC)存在于线粒体基质,与SHMT(丝氨酸羟甲基转移酶)通过四氢叶酸盐相联系[1],是植物光呼吸的C2循环的重要酶体。
GDC包含P、H、T、L四个蛋白亚基,其中P蛋白脱去甘氨酸上的羧基后,将其转移给H蛋白[1]。
研究这个蛋白除了对研究植物的生长有重要意义,还对植物病害的防治也有一定意义,如燕麦的枯萎病是真菌(Cochliobolus victoriae)引起的[2],而这种真菌所产生的毒素(victorin),正是结合在燕麦的GDC-P蛋白上,影响P蛋白的活性从而导致植株的枯萎[3]。
由于麻竹的基因组还未被测序,因此我们对现有的9574条麻竹序列进行生物信息学分析,一方面希望能注释这些序列,找到我们感兴趣的基因,为将来的研究提供思路,另一方面也希望发现能发现一些未知的基因,丰富对基因功能的研究。
1.材料与方法1.1 contig的获得因为EST序列存在冗余量大的缺点,所以必须先通过聚类拼接的方法来去除冗余,得到若干条conitg,这样可以减轻BLAST工作的负担。
在NCBI上以“Dendrocalamus latiflorus Munro”为关键词检索麻竹的EST序列,并打包下载。
然后用CLC软件对上传至NCBI 的全部麻竹EST序列进行拼接。
1.2 基因功能及其ORF的预测然后对长度在500bp以上的contig序列进行在线BLAST,寻找template基因,并根据template基因的功能注释来预测该基因片段的功能,并从中找到所需的感兴趣的基因。
然后用CLC预测该contig的ORF,并按所有预测出的ORF翻译出蛋白,进行blastp,辅以blastx,以验证这些ORF的可靠性,选择其中最可靠的一条ORF。
1.3 蛋白质的一级结构分析及跨膜结构分析以最可靠的ORF翻译出的多肽作为研究对象,利用PortParam (/tools/protparam.html)在线工具,对其氨基酸序列残基数目、组成、相对分子质量、理论等电点及稳定性等理化性质进行分析;利用PortScale (/tools/protscale.html)在线工具,对其疏水性进行分析;利用TMHMM (http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/)Server 2.0,对其进行跨膜区分析。
1.4 蛋白质的二级结构与三级结构预测利用SSPro4.0(/sspro4.html)对其二级结构进行在线预测;利用swiss-model(/)进行同源建模,以预测其三级结构。
1.5 信号肽分析及亚细胞定位利用SignalP 3.0 server(http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/)预测该多肽的信号肽。
利用TargetP(http://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP)对其亚细胞定位进行预测。
1.6 蛋白质的结构域分析及motif搜索利用SMART服务器(http://smart.embl-heidelberg.de/)分析该多肽的结构功能域。
利用PROSITE数据库(/prosite)检索motif。
1.7 建立进化树用template基因所编码的蛋白的名称在NCBI上搜索该蛋白质。
在尽量大的物种范围内选取同科、同属以及其它科属的物种的相应的蛋白质序列,并将其下载到本地。
先用CLC 对其进行多序列比对,再用MEGA软件重建进化树。
2 结果与分析2.1 麻竹contig片段及GDC-P基因序列在NCBI上通过对麻竹EST序列的搜索,得到了9574条麻竹序列,然后全部下载到本地。
利用CLC对其进行批量聚类拼接后,得到了726条contig片段,其长度在221bp-2063bp 不等。
最高丰度的contig包含280条EST序列,最低丰度的contig只含2条EST序列。
一般丰度越高的contig多为持家基因、线粒体或叶绿体的序列,丰度越低的contig多为调控基因等一些非维持细胞生命活动所必需的基因。
然后通过对长度在400以上,且丰度较高的contig的Blast分析,找到一条contig 序列(contig 687)与其它物种已知的GDC-P基因相似度最高(详见图1)。
其与粳稻“日本晴”中的甘氨酸脱羧酶P蛋白亚基的mRNA(全长CDS)序列有93%的相似性,该基因在NCBI 上的登录号为AY346327;此外还跟燕麦的victorin结合蛋白(即一种P蛋白)mRNA(全长CDS)序列有93%的相似性。
Contig 687长度为966bp,由8条EST序列拼接而成,它们在NCBI上的登录号依次为JK008426.1、JK016935.1、JK012035.1、JK017274.1、JK014557.1、JK008289.1、JK013195.1和JK012568.1。
图1 contig 687的blast部分结果注:用CLC软件自带的NCBI BLAST工具按nr条件进行Blast的结果(已按E值大小排序)2.2 ORF预测结果图3 ORF翻译结果通过CLC自带的ORF预测工具的预测,只预测到一条ORF(见图2)。
该ORF的范围为3-965号碱基,5′至3′方向为965至3号碱基,长度为963bp,起始碱基为CCT。
这说明这条contig可能是完整基因中的一个片段,并不包含其实密码子。
然后通过blastp验证,结果发现由该ORF翻译的多肽与其它物种已知的GDC-P蛋白有很高的相似性,且比对结果中,相似区域都在这些蛋白质序列的中间或靠近3′端部位。
最后再辅以contig 687的blastX,结果也表明,按-2阅读框翻译的蛋白能比对出结果,即与该ORF的阅读框架一致,且与GDC-P蛋白相似性最高。
综上分析,这条ORF可靠性较高。
其翻译结果见图3。
2.3 一级结构分析及跨膜域预测结果由PortParam分析结果可知,该多肽的分子质量约为34kDa、理论等电点pI为6.20,总共包括4766,分子式为C1521H2365N415O445S20;在组成该多肽的20种氨基酸中,甘氨酸(Gly)所占的比例最高,达到11.2%,而色氨酸(Trp)所占的比例最低,为0.3%;该多肽的不稳定指数为41.09,脂肪指数为82.74,根据Guruprasad方法表明该多肽不稳定。
这是由于该多肽不是完整的蛋白,只是部分蛋白序列。
TMHMM2.0预测结果显示,该多肽的1~321位碱基位于细胞膜外,即无跨膜结构域(如图4所示),这与GDC-P为非跨膜蛋白的性质相吻合。
图2 ORF预测结果注:用CLC自带的ORF预测工具按AUG起始,可允许为完整序列的片段的条件预测图4 使用TMHMM软件对该多肽的跨膜区分析结果2.4 二级结构分析和三级结构预测结果根据SSpro 4.0 预测结果可知,该多肽的二级结构组分中,α-螺旋(H)占40.5%,β-折叠(E)占15.0%,属于α/β型蛋白,其中较长的α-螺旋有5个,较长的β-折叠有7个。
用SWISS-MODEL对该多肽进行同源建模,该三维结构与PDB数据库中的1WYU蛋白(GDC-P)的结构一致,其结果如图5-1、5-2、5-3所示:图5-1 预测多肽的三级结构图图5-2 1WYU三级结构图红色为α-螺旋,蓝色为β-折叠,绿色为无规则卷曲从图5-1可以看出9条β-折叠,4条较长的α-螺旋,与预测出的二级结构中这两者的数量相符。
且该序列与template蛋白的相似性为38.32%,建模的综合得分为0.57,该三级结构亦较为可信。
2.5 信号肽分析和亚细胞定位预测结果经SignalP 3.0预测结果可知,该多肽无信号肽,这与之前预测它属于一个完整蛋白的片段相符,且该片段至少不包含完整的5′端,因此无信号肽被发现。