擬南芥和水稻基因組中CCCH鋅指蛋白家族分析.pdf

1、CCCH型鋅指蛋白是鋅指蛋白中的一大類(lèi)，它包含一個(gè)或多個(gè)由三個(gè)半胱氨酸和一個(gè)組氨酸組成的，能與鋅離子結(jié)合的基序。相比較而言，動(dòng)物中CCCH蛋白研究的比較多，對(duì)其功能的了解也比較透徹，而植物中CCCH蛋白研究非常之少。迄今為止，對(duì)植物CCCH蛋白的研究只是局限于個(gè)別基因的鑒定與功能分析，沒(méi)有任何研究從基因組水平對(duì)此基因家族進(jìn)行分析。 本研究中用兩種方法檢索了模式植物擬南芥和水稻的基因組，獲得編碼含有CCCH鋅指的基因。一是以已知C

2、CCH基因的序列作為檢索條件，利用BLAST查找其同源序列。二是根據(jù)CCCH鋅指結(jié)構(gòu)的保守氨基酸序列編寫(xiě)正則表達(dá)式，用Perl語(yǔ)言操縱含有基因組數(shù)據(jù)的本地Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)。這兩種方法得到的結(jié)果經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理之后，再用SMART或者Pfam檢測(cè)序列中的CCCH基序，最后從擬南芥和水稻基因組中分別鑒定到68個(gè)和67個(gè)CCCH基因。我們做了基因家族的分類(lèi)、染色體的定位、組織表達(dá)模式分析、鋅指立體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等方面的研究。主要研究結(jié)果如下：

3、1.利用BLAST同源檢索和Perl語(yǔ)言編寫(xiě)的程序分別從模式植物擬南芥和水稻中鑒定到68個(gè)和67個(gè)CCCH基因。 2.用neighbor-joining法分別構(gòu)建擬南芥和水稻中CCCH基因家族的系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)，根據(jù)分支上的解靴帶值將其分成若干亞家族。將擬南芥的CCCH家族分為11個(gè)亞家族，用羅馬字母命名為Ⅰ到Ⅺ，將水稻的CCCH家族分為8個(gè)亞家族，命名為Ⅰ到Ⅷ。從系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)上可以看出，CCCH基因家族是鋅指蛋白的一個(gè)大的分類(lèi)，亞家族

4、才是有共同特征的基因家族。 3.利用網(wǎng)絡(luò)資源分別將擬南芥和水稻中的CCCH基因在染色體上進(jìn)行了定位。通過(guò)對(duì)復(fù)制區(qū)域的CCCH基因的分析發(fā)現(xiàn)，基因組加倍事件對(duì)CCCH基因家族的形成有重大影響。 4.用相同的方法在苔蘚植物、裸子植物和被子植物的EST數(shù)據(jù)庫(kù)中分別鑒定到CCCH基因的存在。 5.對(duì)135個(gè)CCCH蛋白中302個(gè)CCCH基序的序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)，擬南芥中共有42個(gè)成員含有C-X7-C-X5-C-X3-H，44個(gè)

5、成員含有C-X8-C-X5-C-X3-H；水稻中共有35個(gè)成員含有C-X7-C-X5-C-X3-H，36個(gè)成員含有C-X8-C-X5-C-X3-H。75％以上的CCCH基序含有甘氨酸和苯丙氨酸殘基。通過(guò)序列分析給出了CCCH基因的新定義：CCCH基因編碼的蛋白包含1到6個(gè)CCCH類(lèi)型的鋅指基序，其基序的特征是富含甘氨酸和苯丙氨酸殘基的C-X4-15-C-X4-6-C-X3-H。 6.利用MPSS和EST的公共數(shù)據(jù)庫(kù)資源統(tǒng)計(jì)了擬南

6、芥和水稻中CCCH基因的組織表達(dá)模式。根據(jù)表達(dá)模式的差異可以將CCCH基因分為三類(lèi)，第一類(lèi)的基因在所有四種檢測(cè)的組織有都有表達(dá)，這類(lèi)基因在擬南芥中有33個(gè)，在水稻中有36個(gè)；第二類(lèi)包括擬南芥中的18個(gè)基因和水稻中的12個(gè)基因，這些基因只是在部分組織而不是在全部組織中表達(dá)；第三類(lèi)的基因是組織特異表達(dá)的基因，包括17個(gè)CCCH基因。 7.對(duì)擬南芥亞家族Ⅸ和水稻亞家族Ⅰ中20個(gè)基因進(jìn)行了詳細(xì)的分析。序列分析表明它們都含有C-X5-C-

7、X4-C-X3-H基序和保守的CHCH(C-X5-H-X4-C-X3-H)基序。利用DBSubLoc預(yù)測(cè)這20個(gè)基因都定位與細(xì)胞核內(nèi)，用Perl語(yǔ)言編寫(xiě)的程序檢索擬南芥基因組表明，擬南芥亞家族IX的所有基因都含有NES序列核輸出信號(hào)，暗示了這些基因編碼的蛋白有可能通過(guò)穿梭細(xì)胞核起作用。 8.通過(guò)Genevestigator上的芯片數(shù)據(jù)分析和RT-PCR實(shí)驗(yàn)表明擬南芥亞家族IX的基因在脅迫處理?xiàng)l件下表達(dá)發(fā)生變化。 9.利用