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碱性螺旋-环-螺旋(basichelix-loop-helix,bHLH)是一类转录调节因子家族,既往研究发现该家族在生物的各个生长发育调控过程(组织及细胞的发育、增殖、分化等)中起重要作用,它们构成了真核生物蛋白质中的一个大家族(bHLH转录因子家族)。bHLH转录因子是根据其结构命名的,因为bHLH蛋白在一段近60个氨基酸的片段内具有特征的序列模式,即一个螺旋-环-螺旋基序(helix-loop-helixmotif,HLH)及其上游富含碱性氨基酸的序列。动物bHLH转录因子根据其调控基因表达的功能不同被分成45个家族,而这45个家族中的bHLH转录因子又根据其所作用的DNA元件和自身结构特点被分成6个高阶组(high-ordergroup)。
豌豆蚜虫是最先用于实验室和基因组研究的蚜虫,也是一种重要的生物学模型昆虫,广泛用于细菌的内共生现象、极端表型可塑性、无性与有性生殖以及对药物抵抗性等多方面的研究。2009年底豌豆蚜虫的全部DNA测序已完成,并在2011年6月份对GenBank中豌豆蚜虫DNA序列进行了修整,但目前对豌豆蚜虫bHLH转录因子的研究很少。本研究是用生物信息学的方法对豌豆蚜虫bHLH转录因子家族成员进行探索,目的就是鉴定豌豆蚜虫中bHLH转录因子成员的数目,判断豌豆蚜虫bHLH转录因子成员分别属于什么家族,并初步弄清豌豆蚜虫中编码bHLH转录因子的基因结构。
获得的主要结果如下:
1、通过多序列比对发现,在豌豆蚜虫基因组中存在53个bHLH转录因子编码区域,这一结果与其它昆虫中的bHLH数目相近。其中,在25个豌豆蚜虫bHLH基序的编码区域中有内含子,1个豌豆蚜虫bHLH基序在基因组中存在两个为其编码的区域,其基因的contig号分别为NW003384502.1和NW003383558.1。
2、通过系统发生分析可知,豌豆蚜虫53个bHLH转录因子成员的分组及其家族归属情况为:A组有21个bHLH转录因子;B组有13个bHLH转录因子;C组有9个bHLH转录因子;D组有1个bHLH转录因子,即Emc;E组有8个bHLH转录因子;F组有1个bHLH转录因子,即ApKn(col)。在豌豆蚜虫基因组中没有发现编码ASCa、MyoD、NeuroD、Oligo、MyoRb、Figa和MITF家族bHLH蛋白的区域。
3、通过电子克隆方法绘制出了48个豌豆蚜虫的bHLH基因结构,其中有8个基因的结构是完整的,35个基因的结构较为完整,其它5个基因的结构是不完整的。其余5个bHLH基因结构需要进一步的分析。但在53个豌豆蚜虫bHLH氨基酸序列中都有完整的bHLH结构存在。
该研究所获得的结果为今后开展豌豆蚜虫生长发育调控机理方面的研究积累了基础资料,也为进一步开展这些基因的表达谱分析打下了良好基础。同时该研究也为深入分析豌豆蚜虫bHLH蛋白的结构提供背景资料。