收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

植物小蛋白的系统生物信息学研究

贾鑫淼  
【摘要】:小蛋白(通常定义为长度小于等于100个氨基酸)在原核生物和真核生物中普遍存在,发挥着重要的生物学功能,如参与蛋白质合成、能量代谢、脂质转运和代谢、转录调节、应激反应、氧化还原等。尽管在原核生物和动物中对于小蛋白的系统研究已经开展,但对于植物小蛋白的系统分析仍然是个空白,这主要受限于完成全基因组测序的植物物种的数量较少。随着高通量测序技术的不断发展,越来越多的植物全基因组测序完成,为我们进行植物小蛋白系统研究奠定了基础。 本课题共选取了13个基因组注释较好的植物物种,包括3个绿藻、1个苔藓植物、3个单子叶植物和6个双子叶植物,共获得37,003条小蛋白序列,以这13个植物物种中的小蛋白为数据源,对小蛋白的基本特性(长度分布、所占比例、氨基酸使用频率和外显子数量)、保守性、功能和演化特征进行了系统分析。 对小蛋白的长度分布和所占比例情况分析发现,在长度为50个氨基酸处小蛋白数量明显增多,从50-100个氨基酸小蛋白数量缓慢上升;植物中小蛋白占总蛋白的平均比例为8.73%,低于原核生物中小蛋白所占比例(10.99%),但高于无脊椎动物(5%)和脊椎动物(2%)。对小蛋白氨基酸使用频率的分析结果显示,极性带正电荷的氨基酸在小蛋白中出现频率高于在总体蛋白质中的出现频率,极性带负电荷的氨基酸在小蛋白中的出现频率低于在总体蛋白质中的出现频率,甲硫氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸和谷氨酸在小蛋白和总体蛋白中的使用频率差异显著,这些氨基酸使用频率上的不同揭示了小蛋白与较大蛋白在分子结构和功能上存在的差异性。对小蛋白外显子数量的统计分析发现,在所有13个物种中,90%以上的小蛋白不超过3个外显子,通过将拟南芥和水稻的全长cDNA分别比对到其各自的基因组上,我们分析了拟南芥和水稻中基因的可变剪切情况,发现拟南芥中约31.55%的基因具有不同的可变剪切形式,而编码小蛋白的基因中只有17.76%存在可变剪切,水稻中约22.01%的基因存在可变剪切,编码小蛋白的基因中仅有12.53%具有不同的可变剪切形式,我们推测小蛋白中的可变剪切事件远少于较大蛋白质。 通过同源聚类,我们对13个物种中的小蛋白进行了保守性分析,结果显示物种特异的小蛋白约占64.20%,远远超过相对保守的小蛋白,且89.31%的物种特异的小蛋白没有发现任何的GO功能注释,而且这些小蛋白几乎都是假定蛋白,由于在蛋白质合成过程中有机体倾向于使成本最小化,所以我们推测生物体倾向于富集小蛋白来发挥物种特异的功能。另外我们对在13个物种中都保守的小蛋白和只在9个被子植物、6个双子叶植物、3个单子叶植物中保守的小蛋白进行了功能富集,并总结了每类保守小蛋白中前6个包含小蛋白数最多的功能集,发现这4组中的小蛋白都呈现出种属特异的功能,并且随着物种的不断演化,小蛋白也不断演化并出现了相应的物种特异性特征。 接着我们分析了小蛋白的演化特征。首先对小蛋白的结构域模式进行了分析,发现80.93%的小蛋白只含有一个结构域,所以我们推测结构域在小蛋白中独立演化,但随着蛋白质长度的增加,结构域也不断演化为其他模式。另外对在所有物种中都保守的小核内核糖核蛋白和核糖体蛋白的系统发生树的分析发现,这两个小蛋白在几乎所有植物物种中都至少含有2个拷贝,而且同一物种的不同拷贝并不总是聚在一起,说明不同的拷贝在选择压力的作用下发生了不同程度的变异,所以我们推测不同拷贝之间的变异可能是植物小蛋白演化的主要动力。另外,小蛋白还可能在绿藻和真菌或原生生物中经历了基因的水平转移,植物中的小蛋白来源于绿藻,并在绿藻和真菌或原生生物中经历了基因的水平转移后,被植物保留了下来。 本文通过对植物小蛋白的系统分析,进一步证实小蛋白功能重要性,并揭示了小蛋白的演化特征,为今后深入进行植物小蛋白的功能研究和植物基因组功能注释提供了线索。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郑宗明,顾晓波,俞海青,梁凤来,刘如林;非核糖体肽合成酶主要结构域的研究进展[J];中国抗生素杂志;2005年02期
2 张弘,乔志松,冯佑民;胰岛素受体的配体结合结构域的克隆与表达[J];生物化学与生物物理学报;2000年06期
3 谢志群,丁达夫,许根俊;通过自由能的差别划分蛋白质连续结构域[J];生物化学与生物物理学报;2001年04期
4 侯晓敏;袁彩;彭奇;陈明晃;黄明东;;整合素αMβ2 I-结构域的基因合成和蛋白表达[J];生物技术通讯;2009年01期
5 徐珏;许传莲;杜方尧;;毕赤酵母高密度发酵表达血管紧张素转化酶C-结构域[J];中国生物工程杂志;2010年04期
6 汪俊汉;李臣鸿;;认识Munc13[J];现代生物医学进展;2012年08期
7 杨虹伟;翟先芝;刘志斌;王健美;李旭锋;杨毅;;两个高度同源的RING结构域蛋白功能初步研究[J];中国农业科技导报;2013年05期
8 劳为德;密码结构域及其功能表现[J];生物化学与生物物理进展;1994年01期
9 吴诗光,任雪平;同源盒结构域的结构花式及意义[J];周口师专学报;1995年03期
10 周严,杜光伟,汪俊华,陈建和,袁建刚,强伯勤;人LDB1 cDNA的分离与克隆[J];科学通报;1999年07期
11 刘孟珉,张绍文,贺福初,陈竺;人EEN蛋白的结构预测和功能分析[J];中国生物化学与分子生物学报;1999年06期
12 周妍娇,李令媛,茹炳根;金属硫蛋白及其结构域突变体的紫外和圆二色光谱学研究[J];中国生物化学与分子生物学报;2000年04期
13 王晓文,范文红,范明;Copines蛋白家族的研究进展[J];国外医学(生理、病理科学与临床分册);2005年02期
14 应跃斌;宋见惠;黄鹏;陈枢青;;基于结构域活性分析的大肠杆菌T蛋白结构研究[J];生物物理学报;2006年05期
15 张浩;郭宁;;Erbin的分子结构及其生物学功能[J];细胞与分子免疫学杂志;2007年01期
16 陈宏远;芮雯;马伟峰;蔡绍晖;;删除C末端结构域的基质细胞衍生因子-1重组内质网定位片段的真核表达载体构建及其活性作用[J];广西医科大学学报;2009年03期
17 赵钰岚;徐珏;许传莲;;人源血管紧张素转化酶-C结构域在毕赤酵母中的表达[J];生物工程学报;2010年05期
18 ;封面故事[J];生物物理学报;2010年12期
19 王洪涛;俞岚;施庆国;李山虎;钱晓龙;周建光;;DH结构域缺失对SGEF在293T细胞中定位的影响[J];生物技术通讯;2011年02期
20 彭智;吉兆宁;石太平;马大龙;;RNF122诱导细胞凋亡功能依赖于其RING结构域[J];生物化学与生物物理进展;2011年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王长振;杨俊涛;周宇;丛建波;先宏;郭林超;唐丽;吴可;;LSECtin CRD结构域的运行性研究[A];第十一次中国生物物理学术大会暨第九届全国会员代表大会摘要集[C];2009年
2 孙婧;敬闰宇;吴镝;李梦龙;李益洲;;基于机器学习方法的结构域预测[A];第十一届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2011年
3 李鹏云;丁怡;吴蓓丽;舒翠玲;沈倍奋;饶子和;;FKBP52 N端结构域的晶体结构[A];第九次全国生物物理大会学术会议论文摘要集[C];2002年
4 金美芳;丁向明;仇灏;吴士良;周迎会;;多肽:N-乙酰氨基半乳糖转移酶2原核与真核表达及其蓖麻蛋白样结构域同源建模[A];第八届全国复合糖生物化学与分子生物学学术会议论文摘要论文集[C];2004年
5 宋婀莉;田瑞;马素参;高友鹤;;PDZ结构域低丰度配体的筛选方法[A];中国蛋白质组学第三届学术大会论文摘要[C];2005年
6 应跃斌;宋见惠;陈枢青;;大肠杆菌T蛋白独立结构域的活性研究[A];浙江省生物化学与分子生物学学术交流会论文集[C];2005年
7 吕丹;张君;张毓;陈慰峰;;UNC5CL表达调控及诱导表达[A];第六届全国免疫学学术大会论文集[C];2008年
8 孟刚;代方银;陈聪;鲁成;;WW结构域及相关蛋白在肿瘤发生中的作用[A];第十届家(柞)蚕遗传育种及良种繁育学术研讨会论文集[C];2013年
9 朱峥;杨齐衡;凌嵩;李林;;6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酯酶的C端端区在该酶两个功能域相互调节中的作用[A];中国生物化学与分子生物学会第八届会员代表大会暨全国学术会议论文摘要集[C];2001年
10 丰竹;张斌;刘谨;周严;周海军;彭小忠;袁建刚;强伯勤;;人ENCI的cDNA的克隆、表达与功能研究[A];中国生物化学与分子生物学会第八届会员代表大会暨全国学术会议论文摘要集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘将新;LARG PDZ结构域在自由和复合物状态下结构与动力学的研究[D];中国科学技术大学;2008年
2 宋婀莉;高效研究多肽结合结构域结合特性新策略的建立及其应用[D];中国协和医科大学;2007年
3 王学军;乙型肝炎病毒侵染肝细胞相关表面蛋白结构域的鉴定[D];中国人民解放军军事医学科学院;2009年
4 黄小娟;剪切因子FBP21双WW结构域的溶液结构和生物学功能研究[D];中国科学技术大学;2009年
5 高诗娟;PDZ、SH2结构域结合特性的研究[D];中国协和医科大学;2006年
6 王佳新;蛋白质结构域预测及唾液分泌蛋白质预测与应用研究[D];吉林大学;2013年
7 徐进新;SNX16和SNX11的结构生物学研究[D];中国科学技术大学;2012年
8 焦豫良;中国东海微生物来源新聚酮合酶基因簇/基因片段的筛选及其新酰基转移酶结构域的功能研究[D];第二军医大学;2008年
9 谢志群;基于去折叠自由能的蛋白质结构域划分系统[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2004年
10 郭金虎;人类新基因识别与蛋白质结构域鉴定[D];复旦大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚波;蛋白CMS SH3结构域溶液结构的测定及其与c-Cbl C-末端多肽相互作用的研究[D];中国科学技术大学;2006年
2 凌少平;基于递归神经网的蛋白质结构域预测方法研究[D];湘潭大学;2007年
3 王美艳;两种LBD转录因子及其DNA结合结构域的表达与纯化[D];西北农林科技大学;2013年
4 尹富仕;拒食蛋白XnAFP2功能结构域分析与作用机理初步研究[D];中国农业科学院;2010年
5 滑玉林;应用荧光检测法分析AMPA受体N末端结构域的相互作用[D];浙江大学;2006年
6 韩雄振;基于统计学的预测结构域间相互作用方法的研究[D];吉林大学;2006年
7 刘祚军;硫酯酶结构域和酮内酯类化合物生物合成之间关系的研究[D];安徽大学;2006年
8 周影;Jurkat细胞中与Par3 PDZ结构域相互作用的蛋白质的蛋白质组学鉴定的研究[D];华东师范大学;2008年
9 夏思思;海洋放线菌氨基酸腺苷化结构域的克隆、表达和酶活性测定[D];华中师范大学;2012年
10 孟巧红;小鼠甘露糖受体糖识别结构域的载体构建和表达[D];大连医科大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 王春;我学者认知一个新的蛋白质结构域[N];科技日报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978