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水稻Rho家族OsRacD及其5种潜在互作蛋白的生物信息学分析

作　者: 吕超慧
导　师: 梁卫红
学　校: 河南师范大学
专　业: 细胞生物学
关键词: OsRacD 水稻 蛋白互作 生物信息学
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


OsRacD是水稻小G蛋白Rop家族的一个新成员,该基因的功能之一是调控花粉管的极性生长,参与光敏核不育水稻农垦58S的光周期育性转换,是一个重要的发育调控基因。梁卫红等以OsRacD为诱饵,采用酵母双杂交技术在水稻幼穗cDNA文库筛选到了OsRacD的若干潜在互作蛋白编码基因的cDNA序列。本研究采用生物信息学方法,对OsRacD及其5种潜在互作蛋白OsMY1、OsMY2、OsRhoGDI1、OsRhoGAP1和OsRhoGAP2进行了序列检索及基因家族进化树与蛋白进化树的构建、基因结构和染色体定位分析、编码蛋白的理化特性分析、蛋白的保守结构域和修饰位点分析以及蛋白胞内定位预测,旨在从中寻找OsRacD与其潜在互作蛋白的内在联系,为进一步研究其相互作用的方式和特点,解析OsRacD相关信号通路的功能和调控机制提供参考。将OsRacD等基因的cDNA序列提交到NCBI的水稻基因组序列数据库中检索,进行cDNA序列和基因组序列的比较,发现OsRacD及其5种潜在互作蛋白编码基因的染色体定位特征是分布于水稻基因组的1、2、12这三条染色体上,其中OsRacD、OsRhoGDI1和OsRhoGAP2均位于2号染色体上,OsMY1和OsMY2位于1号染色体上,OsRhoGAP1位于12号染色体上;基因结构分析显示,这6个序列都具有多个外显子和内含子,其中OsRacD、OsRhoGDI1、OsRhoGAP2具备完整cDNA编码区序列,OsMY1、OsMY2、OsRhoGAP1尚缺少5’端序列。采用在线软件ProtParam和DNAMAN软件分析编码蛋白的理化性质,结果显示OsRacD蛋白与其它5个潜在互作蛋白亲水性都较强,这一特点提示它们有可能同时存在于细胞质中,在空间上的靠近为蛋白的相互作用提供了可能性。采用三种在线软件WOLF PSORT、SOSUIgramN和BaCeILo分析各蛋白的亚细胞定位,发现OsRacD与5种潜在互作蛋白可以在细胞质中共定位,进而有可能发生相互作用。采用在线软件ScanProsit分析各蛋白的保守结构域,同时采用在线软件SMART及blastp搜索结果辅助分析,利用在线软件COILS Server分析OsMY1、OsMY2蛋白特有的卷曲螺旋结构域。分析显示,OsRacD蛋白含有一个Rho蛋白活性结构域,即可结合GTP/GDP的催化反应结构域,其中含有G1-G5环,SwitchⅠ区,SwitchⅡ区,以及Mg2+、GAP、GDI、GEF和效应物的结合位点;OsMY1蛋白和OsMY2蛋白中均含卷曲螺旋结构域;OsRhoGDI1蛋白中有一个RhoGDI保守结构域;OsRhoGAP1、OsRhoGAP2蛋白中均含一个CRIB结构域和一个RhoGAP结构域。上述保守的结构域可能介导了OsRacD与这5个靶蛋白的相互作用。采用ANTHEPROTV6.0蛋白质分析软件包下的Prosite进行翻译后修饰位点分析,发现OsRacD蛋白共有6种翻译后修饰位点,其中ATP/GTP结合位点基序A（P环）为其所独有,其余5种N-糖基化、蛋白激酶C磷酸化、酪氨酸激酶磷酸化、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化和N-豆蔻酰化位点均可在其潜在互作蛋白中发现,这些蛋白与OsRacD修饰上的共同点表明它们可能存在着相似的调控方式。分析还显示,OsRacD中没有其5种靶蛋白中所具有的cAMP与cGMP依赖的蛋白激酶磷酸化位点、酰胺化位点和CAP-Gly位点。综上所述,本研究采用生物信息学方法对水稻OsRacD及其5种潜在互作蛋白的基因结构和染色体定位、编码蛋白的理化特性、蛋白的保守结构域和修饰位点以及蛋白胞内定位进行了分析和预测,并构建了各基因及其编码蛋白的系统进化树,有助于进一步研究OsRacD与其靶蛋白的相互作用,为深入研究OsRacD与其潜在靶蛋白相互作用在水稻育性控制中的作用提供了重要的线索和依据。

全文目录


摘要  4-6ABSTRACT  6-10缩略语  10-11第一章 引言  11-33  1.1 植物Rop 蛋白  11-26    1.1.1 小GTP 结合蛋白及其分类  11-12    1.1.2 Rho 蛋白家族及其分类  12    1.1.3 Rho 蛋白家族的结构  12-14    1.1.4 Rho 蛋白家族的活性调节  14-17    1.1.5 Rho 蛋白与效应物的互作  17-19    1.1.6 Rho 蛋白的功能  19-20    1.1.7 植物ROP 蛋白研究进展  20-26  1.2 植物肌球蛋白  26-28    1.2.1 肌球蛋白概述  26    1.2.2 肌球蛋白的分类  26    1.2.3 肌球蛋白的结构  26-27    1.2.4 肌球蛋白的功能  27    1.2.5 植物肌球蛋白的研究  27-28  1.3 应用生物信息学方法研究蛋白质的相互作用  28-31  1.4 立题依据  31-33第二章 材料和方法  33-37  2.1 材料  33-35  2.2 实验方法  35-37    2.2.1 序列检索及基因家族进化树、蛋白进化树的构建  35    2.2.2 基因结构和染色体定位分析  35    2.2.3 编码蛋白的理化特性分析  35    2.2.4 蛋白的保守结构域分析  35-36    2.2.5 蛋白翻译后修饰位点的分析  36    2.2.6 蛋白胞内定位预测  36-37第三章 结果  37-79  3.1 OsRacD 的生物信息学分析  37-44    3.1.1 OsRacD 基因的序列检索结果及进化树的构建  37-41    3.1.2 OsRacD 的基因结构和染色体定位分析  41-42    3.1.3 OsRacD 基因编码蛋白的理化特性  42    3.1.4 OsRacD 蛋白的保守结构域和修饰位点分析  42-44    3.1.5 OsRacD 蛋白的亚细胞定位预测  44  3.2 OsRacD 互作蛋白的生物信息学分析  44-79    3.2.1 OsMY1，OsMY2 的生物信息学分析  44-60    3.2.2 OsRhoGDI1的生物信息学分析  60-65    3.2.3 OsRhoGAP1，OsRhoGAP2 的生物信息学分析  65-79第四章 讨论  79-85  4.1 OsRacD 及其潜在靶蛋白的染色体定位和基因结构  79-80  4.2 OsRacD 及其潜在靶蛋白理化特性及胞内定位和膜结合特性的分析  80-81  4.3 OsRacD 及其潜在靶蛋白保守结构域的提示  81-82  4.4 OsRacD 及其潜在靶蛋白翻译后修饰位点的提示  82-83  4.5 OsRacD 及其潜在靶蛋白在水稻幼穗中表达特性的联系  83-84  4.6 OsRacD 及其潜在靶蛋白互作的特征  84-85第五章 结论  85-87参考文献  87-95致谢  95-97攻读硕士学位期间的研究成果  97-98

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 稻
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