FZD蛋白家族的起源与演化分析

FZD(Frizzled)蛋白家族是Wnt信号通路的跨膜受体,在动物发育过程中起着非常关键的作用.通过对不同物种(从单细胞动物到哺乳动物)基因组中FZD家族基因的检索,发现FZD蛋白家族起源于早期的、与海绵动物具有共同祖先的后生动物.进化分析结果表明,FZD蛋白家族分为4个亚家族:FZD1/2/3/4/6/7亚家族、FZD5/8亚家族、FZD4亚家族和FZD9/10亚家族;不同亚家族之间的motif组成不同,但在C端都含有一个保守的KTXXXW motif.进化速率分析结果表明,尽管FZD蛋白家族成员在演化过程中受到较强的纯化选择,但是在其基因发生复制或motif组成变化的分支上仍有正选择的作用.该结果可为进一步理解FZD蛋白家族的起源与演化动态提供一定的参考.     

苹果全基因组AHK家族成员鉴定及表达分析

通过生物信息学分析,将从苹果全基因组中鉴定出的11个组氨酸激酶蛋白基因(MdAHKs)依次命名为MdAHK1～MdAHK11,依据是这些基因在染色体上的位置;此外,对MdAHK1～MdAHK11的理化特性、系统进化关系、蛋白基序及启动子元件进行了分析.MdAHK编码的蛋白大小为901～1 230 aa;等电点介于4.95和8.56之间;对蛋白保守基序的分析发现,MdAHKs家族成员中有4～10个保守基序,根据系统进化分析将MdAHKs家族11个成员分为了A1, A2和A3共3个亚家族.此外,利用RT-qPCR技术检测了试验材料苹果砧木"M9-T337"中MdAHKs在不同组织以及不定根发育不同时期的表达量;结果发现MdAHKs家族中MdAHK1,MdAHK4,MdAHK5和MdAHK9在根、茎中高表达,同时响应6-BA处理表达量显著下调,Lovastatin(细胞分裂素抑制剂)处理表达量呈上调趋势.结合生物信息学分析和荧光定量结果推测MdAHK4,MdAHK5,MdAHK9可能在介导苹果砧木不定根的发育过程中发挥重要作用.     

马铃薯青枯病(Ralstonia solanacearum)质粒基因组分泌蛋白信号肽初步分析

应用SignalP 3.0,TMHMM 2.0,THUMBUP,big-PI,TargetP 1.01,Lipop 1.0,TatP 1.0等7种软件分别对马铃薯青枯病菌Ralstonia solanacearum GMI1000质粒基因组1 681个氨基酸序列进行预测分析.结果表明,该物种质粒基因组分泌蛋白有85个,占其基因组编码蛋白的5.1%.通过对质粒分泌蛋白切割位点信号肽类型分析后发现具Ⅰ型信号肽的分泌蛋白有73个,Ⅱ型的有12个,所有分泌蛋白中具RR-motif信号肽结构的有3个,且均为Ⅰ型信号肽.质粒分泌蛋白中,59个具可预测功能,26个为未知功能蛋白.已知功能的分泌蛋白主要集中于细胞代谢,细胞调控及转运,细胞膜结构等领域.在质粒分泌蛋白中发现3个Ⅲ型信号肽分泌蛋白,该类蛋白是由hip基因编码产生,在植物及动物病原细菌中相当保守,负责将效应蛋白分子转运到寄主细胞中从而产生致病作用.这些功能是该物种在长期进化过程中与环境中各种因子发生互作,相互适应的结果.     

同域培养下大肠杆菌氮、磷含量的进化趋异研究

利用9株具有不同进化背景的大肠杆菌构成5个短期可竞争共存的祖先配对,在限制氮、磷资源的环境下,对5个进化组下6个重复家系进行了约1 100世代的选择实验,考察了这些细菌在进化前后菌体氮、磷质量分数w的变化,并评估了这些性状的趋异程度.研究发现:后代细菌w(氮)的变动范围在13.1%~14.2%,而w(磷)为1.70%~1.95%;不同进化组内,细菌氮、磷含量改变的模式不同;同域后代细菌的趋异模式也并不相同.推测细菌进化本身可能会产生许多独特的性状,连同生态相互作用一起,增加了结果的复杂性,需要在更精细的水平上寻找产生这种结果的原因.     

哺乳动物Gpx 基因家族进化选择和功能分歧研究 (动物科学)

研究哺乳动物谷胱甘肽过氧化物酶基因家族(Gpx)的亲缘关系和进化选择压力性质。从NCBI等网站获取哺乳动物Gpx基因编码区核酸序列和GPX蛋白氨基酸序列,并用MEGA、Clustal构建亲缘关系树,用SignalP和TargetP分析信号肽和亚细胞定位信息;用K estimator和PAML分析其Gpx基因家族进化先后顺序和选择压力;用Diverge分析GPX蛋白家族功能分歧。结果表明,GPX蛋白家族进化中形成两个亚类,其一包括GPX1和GPX2,其二包括GPX3、GPX5和GPX6;各GPX蛋白成员均有高度保守的GPX蛋白家族基序和高度保守的硒代半胱氨酸或半胱氨酸残基,氨基端信号肽分析显示,GPX1蛋白为胞浆线粒体型,其余家族成员均为胞外分泌型;哺乳动物Gpx1基因进化上受到严格的负选择作用,Gpx基因家族成员保守区也受到负选择作用,但用枝位点模型却检出了正选择作用,GPX蛋白家族内存在轻微的功能分歧。哺乳动物GPX蛋白家族的进化上的负选择作用表明其在哺乳动物清除自由基抗氧化方面的关键作用。     

人类核糖体蛋白加工假基因在进化中的熵变

用生物信息学方法计算出人类核糖体蛋白加工假基因(RP加工假基因)的进化距离.假定在统计意义上,不同进化距离的假基因可粗略代表假基因的进化历程.在此假定基础上从信息论的角度去研究假基因在进化中的熵变.结果发现,1) 假基因序列的紧邻碱基关联随进化逐步增强;2) k-mer信息熵中,小k-mer(k=1,2,…,5)信息熵随进化减少,大k-mer(k=7,8)信息熵随进化先迅速减少,随后增加;3) 关联信息熵随进化减少,其中紧邻碱基关联信息熵的减少幅度最明显.这些可能与背景突变压力作用有关.     

甘蓝型油菜SHR蛋白基因鉴定与结构分析

植物SHR蛋白属于GRAS蛋白转录因子家族,保守羧基端含有VHIID结构域,氨基端不保守,参与调控植物物质合成和生长发育.参照拟南芥At SHR基因的CDS序列,采用生物信息学的方法在甘蓝型油菜数据库中鉴定出3个Bn SHR基因,进而分析其基因结构、生化特性、进化关系和蛋白结构.研究结果显示3个Bn SHR基因中有2个位于C基因组(来源于甘蓝)上,1个位于A基因组(来源于白菜);3个Bn SHR基因的氨基酸序列一致性为88.25%,与At SHR基因在进化上也高度同源,SHR基因在结构和功能上保守;亚细胞定位预测显示Bn SHR蛋白可能定位于过氧化物酶体,参与种子萌发过程中脂肪转变为糖分的过程;PHYRE2预测了Bn SHR蛋白的三级结构,由于序列的差异性导致了氨基末端处结构相差较大,但VHIID保守区结构类似,为β-折叠.     

SUN-domain蛋白家族在植物中的研究进展

SUN-domain蛋白家族是植物细胞膜上核骨架与细胞骨架连接复合体(LINC)的重要组成成分,在细胞核的形态、定位和迁移以及染色体移动和配对的过程中均发挥着重要作用.由于功能域在编码基因中所在位置不同,SUN-domain蛋白家族可以分为羧基端SUN-domain蛋白(Cter-SUN)亚家族和中间SUN-domain蛋白(Mid-SUN)亚家族. Cter-SUN蛋白定位于内核膜上,而Mid-SUN蛋白在核周质、内质网上均有出现.受基因复制事件和选择性剪切事件的影响,SUN-domain蛋白家族在不同植物中的成员数目和功能作用也存在一定的差异.从系统进化上来看,SUN-domain蛋白家族的起源古老,可能出现在单细胞生物进化为多细胞生物之前.根据目前对植物SUN-domain蛋白的理解,文章阶段性总结了该蛋白家族在植物各主要类群中的成员组成、编码基因的特点和表达模式以及各蛋白的功能特性等方面的研究进展,为深入理解该蛋白家族在植物进化中的作用奠定了基础.     

杨树LEA基因家族全基因组鉴定及表达分析

从杨树基因组中鉴定LEA蛋白家族成员,并分析基因在杨树各组织以及在种子形成、吸涨及萌发过程中的表达情况.从NCBI下载拟南芥、水稻以及大豆等植物的LEA蛋白家族成员,通过blastP程序从杨树基因组中鉴定出候选基因,并采用pfam程序进行进一步筛选获得杨树LEA蛋白基因,最后通过芯片以及EST数据分析基因的表达量.通过对杨树LEA蛋白基因家族在全基因组水平上的搜索,确定了杨树LEA蛋白家族8个亚家族,共87个成员,发现在花中有16个基因高量表达,且其中8个基因具有很高的组织特异性.在吸涨种子中,PtLEA1.1和PtLEA3.1有高量的表达,LEAⅣ,LEAⅤ,LEAⅥ及SMP亚家族成员都具有特异的表达.12个基因在萌发种子中有高量的表达,其中4个基因特异表达,5个基因在种子萌发过程中可能受到光照的影响.此外,3个基因在成熟叶片中出现了下调表达,8个基因在根中具有高量表达,3个基因的高量表达在木质部中被发现.杨树LEA蛋白不同亚家族成员可能参与了植物种子的生长发育、种子的萌发及对胁迫的响应等多种生理功能.     

拟南芥和大白菜LUG蛋白家族的生物信息学分析

LUG蛋白属于WD40超家族基因,具有7个重复的WD40结构域,参与花器官的发育.本项研究系统鉴定了7个拟南芥和5个大白菜的LUG基因,并对这些基因编码的蛋白质序列进行了序列保守性和系统进化分析.结果表明,除了AtLUG6含有5个重复的WD40结构域之外,其余所有的LUG蛋白都具有7个重复的WD40结构域.在进化上,LUG蛋白家族可分为两个不同的亚家族,并且这种特征在拟南芥和大白菜分离之前就已经形成     

菏泽牡丹园土壤螨类群落的生态学定量研究

对菏泽牡丹园土壤螨类群落的研究发现 :前气门亚目 (5 6 .6 1 % ) >隐气门亚目 (2 7.33% ) >中气门亚目 (1 6 .0 6 % ) .各亚目的相对数量与人为因素有密切关系 .3亚目的季节变化趋势基本一致 ,但由于它们对外界环境的耐受能力和反应敏感程度不同 ,以及各采样点的实际情况不同 ,上述 3个亚目的具体变化情况也各具特点     

双组分系统RaxH/RaxR与RavA/RavR的共进化关系

本研究对细菌中的两个双组分系统(RaxH/RaxR与RavA/RavR)之间及其自身两个蛋白之间是否具有共进化特征进行了分析,发现其存在高度的共进化关系,预示它们之间在信号传导中可能处于某一传导途径的不同节点.通过遗传分析发现,RaxH/RaxR在转录水平上调控ravA/ravR的表达,应位于RavA/RavR信号传递的上游.由于RaxH/RaxR可能感应和传导群体信号,而RavA/RavR又调控细胞第二信使c-di-GMP的代谢,所以此双组分级联系统可能在细菌群体行为中扮演重要的角色.     

玉米两个亚基因组与C4途径的进化

玉米不仅是重要的粮食作物,同时也是重要的C4光合作用作物.通过对玉米中有关C4途径的基因与高粱基因进行比较分析以及构建相应的系统发育树,发现C4途径中3个关键酶基因的基因家族以及一个叶绿体蛋白酶基因,它们都具有独立的适应进化过程.另外,对玉米C4途径中两个亚基因组基因Maize1和Maize2给出了明确的定义,发现了在C4途径进化过程中两个亚基因组中同源基因丢失不均衡现象,即在C4途径中Maize1相对于Maize2保留了更多的基因.     

菠菜抗坏血酸过氧化物酶基因家族的鉴定及表达分析

利用生物信息学分析方法,在菠菜全基因组中鉴定出了菠菜(Spinacia oleracea)抗坏血酸过氧化物酶(APX)家族成员,并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构、保守基序、同源关系及基因表达进行了分析,发现菠菜中存在7个SoAPXs(SoAPX1～7)基因,并通过进化树分析将菠菜APX家族分为4类.基因结构分析发现该家族基因由5～9个外显子构成.亚细胞定位预测表明大部分菠菜APX蛋白定位在细胞质.实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)结果表明:SoAPXs在各个组织器官中呈组成型表达,其中SoAPX1和SoAPX3的组织表达模式相似,SoAPX4和SoAPX5相似,SoAPX2在新叶中表达最高,SoAPX7在雄花中表达最高.对经胁迫处理后的样品进行表达分析发现,低温胁迫与氧化胁迫对SoAPXs的表达均有诱导作用,盐胁迫与干旱胁迫也刺激了大部分SoAPXs的表达.这些结果表明:SoAPXs可能在菠菜的抗盐、耐寒、抗旱以及抗氧化过程中起作用,为后续深入鉴定APX家族成员的功能提供参考.     

水稻S5-ORF3蛋白质的进化分析

生殖隔离在形成新物种和物种同一性的保持中有重要作用,因而在水稻优化育种中有重要的意义。S5位点是一个已克隆的控制水稻生殖隔离的基因,它产生的S5-ORF3,ORF4和ORF5蛋白质共同调控着indica-japonica杂交后代的育性,特别是S5-ORF3蛋白质在打破水稻亚种indica-japonica之间的生殖隔离与促进物种间的基因交流中发挥重要作用。针对S5-ORF3的进化分析对于研究它的功能和起源很重要,但目前尚无报道。本文基于序列和进化分析,提出S5-ORF3为一种定位在内质网中的新的HSP70家族蛋白,但缺乏HSP70的C端的多肽结合结构域,推测S5-ORF3可能通过影响alpha-淀粉酶的合成来作用于内质网压力;找到了ORF3的19条同源蛋白,并用极大似然算法构建了可靠的进化树,发现水稻的S5-ORF3与节节麦的luminal-binding蛋白进化关系最为密切;作了置信度100%的S5-ORF3蛋白质的三维结构预测,预测了居中的配体绑定位点;发现了水稻的S5-ORF3与其他HSP70蛋白相比独特的基序,为进一步研究S5-ORF3的作用机理和演化历史提供了线索和数据支持。     

菠菜乙醇酸氧化酶基因家族的鉴定及表达分析

在菠菜全基因组中鉴定了菠菜(Spinacia oleracea L.)乙醇酸氧化酶(GLO)家族成员,并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构、保守基序、同源关系及基因表达进行了分析,发现菠菜中存在5个SoGLOs蛋白,通过进化树分析,菠菜GLO蛋白与甜菜GLO蛋白亲缘关系较近.通过基因结构分析发现该家族基因由9～11个外显子构成.实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)结果表明:硝态氮仅能短期诱导SoGLOs的表达,而铵态氮可以持续抑制SoGLOs的表达,从而影响菠菜草酸的含量.在胁迫处理后,SoGLOs的表达均有明显变化,SoGLO1,SoGLO3和SoGLO5对盐胁迫的响应最明显,SoGLOs可能在菠菜的抗盐、耐高温、耐寒、抗旱以及抗氧化过程中起作用.植物激素的喷施普遍使SoGLOs的表达在短时间内增加,这可能引起菠菜体内草酸的快速积累.     

茶树NAC基因的鉴定及其在逆境反应中的表达调控分析

利用隐马可夫模型检索和同源比对的方法,从茶树基因组鉴定出108个NAC成员(CsNAC).理化特征、进化关系、基因结构和保守基序分析表明,CsNAC蛋白长度在134～1950个氨基酸之间,分子量介于15.4～222kD,等电点介于4.60～9.91,大部分为亲水性蛋白(除CsNAC97).其中,CsNAC3、8、14、23、32、74、82、90、106蛋白含跨膜结构域.进化分析将CsNAC家族分为18个亚类,ONAC022和NAP亚类成员最多,AtNAC3和OsNAC8亚类成员最少.CsNAC基因启动子区富含响应干旱、低温、盐胁迫以及病原菌侵染的序列元件.据转录组数据分析结果,CsNAC基因家族成员在不同组织和胁迫处理后呈现显著的表达差异.低温和干旱胁迫下的CsNAC共表达网络中,ABA参与调控其关键基因的表达;KEGG分析显示,信号传递、糖代谢、植物与病原菌互作等途径存在显著富集.     

睾丸生殖细胞瘤易感基因Dnd1互作蛋白质的筛选与鉴定

小鼠睾丸生殖细胞瘤（testicular germ cell tumour,TGCT）易感基因Dnd1属于RNA结合蛋白基因家族成员．Dnd1在进化中具有保守性,Dnd1缺乏导致小鼠原始生殖细胞（primordial germcell,PGC）的丧失、TGCT的发生和部分胚胎死亡,但Dnd1作用机制还未明了．利用酵母双杂交系统,构建小鼠Dnd1基因诱饵载体pDBLeu-Dnd1,筛选10．5d的小鼠胚胎cDNA文库,成功筛选到4个与Dnd1相互作用蛋白,其中之一为原癌基因Jun蛋白;进一步的酵母双杂交实验和GST pull down实验再次确认Dnd1与Jun蛋白之间的相互作用．研究发现Dnd1新的相互作用蛋白,这为探明其信号传导通路及Dnd1致病机制研究建立了基础．     

菠菜SoSWEET蛋白家族基因鉴定与表达分析

以现有菠菜基因组信息为基础,通过生物信息学方法筛选鉴定16个菠菜SoSWEET蛋白家族成员,命名为SoSWEET1~SoSWEET16.氨基酸残基数量在648~1 140之间,分子质量在54 070.32~95 868.64 u之间,理论等电点（pI）在5.06~5.19之间.亚细胞定位预测有6个SoSWEET蛋白定位于细胞膜,5个SoSWEET蛋白定位于内质网,5个SoSWEET蛋白定位于细胞膜、内质网.系统进化分析将菠菜SoSWEET蛋白家族分成4个亚族,在此基础上对基因结构、保守基序、顺式作用调控元件等进行分析.共鉴定了10个高度保守基序,其中所有菠菜SoSWEET蛋白都包含基序1,2和4,是构成菠菜SoSWEET蛋白中最高度保守的部分.所有菠菜SoSWEET蛋白家族成员都含MtN3_slv和PQ-loop superfamily结构域.大多数SoSWEET蛋白家族的基因含有5个内含子.顺式作用元件预测结果表明,菠菜SoSWEET基因启动子上包含光响应、生长发育、植物激素响应和逆境胁迫响应等顺式作用元件.组织表达分析表明,所有SoSWEET基因在根、茎、叶和叶柄中都有表达,霜霉病胁迫处理后16个基因表现出不同响应变化.本研究为后续深入研究菠菜SoSWEET蛋白家族成员的功能提供了重要参考.     

阿司匹林乙酰化修饰HDAC1抑制人结肠癌细胞HCT116增殖

大量研究表明阿司匹林具有重要的抗肿瘤作用。阿司匹林的乙酰基可以乙酰化大量蛋白质，从而影响体内的乙酰化水平，但其乙酰化作用在抗肿瘤上的具体机制还不清楚。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)已用于肿瘤治疗或处于临床研究，通过抑制组蛋白去乙酰化酶(Histone Deacetylases, HDACs)的去乙酰化酶活发挥抗癌作用。组蛋白去乙酰化酶1(Histone Deacetylase1, HDAC1)是Zn²⁺依赖的Ⅰ类HDAC家族成员，在多种癌症中表达上调，是组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone Deacetylase Inhibitors, HDACi)发挥抗癌作用最关键的靶点之一。在抗肿瘤的过程中，阿司匹林是否乙酰化调控HDAC1尚未见报道。在本文中，我们发现阿司匹林可以乙酰化HDAC1并抑制其去乙酰化酶活，赖氨酸(K)200位点是阿司匹林乙酰化HDAC1的关键位点。有趣的是，HDAC1可以对自身去乙酰化，但不能发生在K200上。沉默信息调节因子2相关酶1(SIRT1),而不是HDAC1,可以对HDAC1的K200位点去乙酰化。进一步细胞学实验发现，在敲除H...