【摘 要】
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本研究基于水稻与拟南芥全基因组测序数据,利用生物信息学分析方法与技术,对3个重要的基因家族进行比较基因组学研究,以期为阐明基因家族的起源、扩增与生理功能分化等进化问
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本研究基于水稻与拟南芥全基因组测序数据,利用生物信息学分析方法与技术,对3个重要的基因家族进行比较基因组学研究,以期为阐明基因家族的起源、扩增与生理功能分化等进化问题以及新基因的克隆提供参考.具体研究结果如下:1、肌动蛋白解聚因子(ADF)分析:我们首先选择了具有相似的序列特征与生理功能的肌动蛋白解聚因子(Actin-depolymerizing Factors,ADF)家族作为研究对象,从水稻与拟南芥基因组中该类基因的数量、结构和编码氨基酸序列特征等方面进行比较基因学研究,结果表明:两种模式植物基因组中均存在12个ADF编码基因;尽管它们具有相似的基因结构,但相较于拟南芥,水稻的基因更富于变化,编码蛋白质序列的变异也较大;蛋白质多序列联配分析发现,结构域构成区域氨基酸序列高度保守,暗示这些蛋白质的活性与生理功能以及编码基因的表达模式十分相似;系统发生学分析表明,ADF编码基因的表达具有组织器官特异性,其进化历史比单、双子叶植物的分化更为悠久,并且与肌动蛋白动态平衡网络中的其它基因如肌动蛋白基因和profilin编码基因具有相似的进化历程.2、丝氨酸羧肽酶类(SCPL)蛋白家族研究丝氨酸羧肽酶类(Serine Carboxypeptidases Like,SCPL)蛋白是一类蛋白质水解酶家族,在蛋白质周转、C-末端水解、伤应急反应和次生代谢中均发挥重要作用.本研究基于隐马可夫模型(hidden Markov models,HMM),在粳稻与拟南芥基因组中分别发现71和54个SCPL蛋白编码基因,它们随机分布在基因组中,但存在数个可能最近发生复制事件的基因聚集区.基因结构分析显示,相当数量的拟南芥SCPL基因存在交替剪接位点,而水稻相应基因却很少发生交替剪接;多序列联配表明,所有推定SCPL蛋白均与S10多肽酶家族以及更大的α/β水解酶超家族具有相同的保守序列模体和二级结构特征;系统进化分析将SCPL基因分成了3大类,并且发现与71个水稻SCPL基因在3个进化分枝中的均匀分布不同,大多数(88.9﹪)拟南芥基因属于双链羧肽酶Ⅰ或Ⅱ类.3、PHD-finger蛋白分析本研究鉴定了水稻44个推定的非冗余PHD-finger蛋白,并与拟南芥蛋白质组中45个该家族成员进行了比较;所构建的2棵进化树涵盖了这89个蛋白质,暗示水稻、拟南芥与人的PHD-finger蛋白中存在共同祖先.
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