玉米泛素连接酶U-box基因家族的全基因组鉴定及表达分析

[目的]U-box基因家族广泛存在于植物基因组中,能够编码泛素蛋白酶体系中特异性识别底物的泛素E3连接酶,调控蛋白的修饰和降解,对玉米的生长发育及逆境胁迫应答调控中起着重要作用,因此鉴定玉米U-box基因家族成员及进行基因功能研究具有重要意义.[方法]通过玉米全基因组数据库,利用一系列生物信息学工具对玉米U-box基因...     

U-box蛋白质的结构及其功能研究进展

泛素系统是选择性降解细胞内蛋白质的重要系统之一,U-box蛋白质是此系统中决定底物特异性识别的一种新型E3蛋白质,部分U-box蛋白质属于泛素链聚集因子-E4。U-box结构域大约由70个氨基酸残基构成,在酵母、植物和动物等真核生物中保守存在,但植物中的数目远多于动物中。该蛋白质在细胞内异常蛋白质的降解及质量控制方面具有重要的作用,了解U-box蛋白质的功能对疾病的发生控制机理有重要意义。     

泛素化E3连接酶在植物抗非生物胁迫中功能的研究进展

泛素化修饰由E1、E2和E3完成,在植物抗非生物胁迫中起重要作用。E3连接酶把E1和E2激活的泛素蛋白传递给特异性的底物,从而降解并调控蛋白影响植物抗胁迫能力。植物抗非生物胁迫的E3连接酶主要包括RING-finger和U-box型两大类,本文分别对抗盐、干旱、温度3种胁迫及ABA信号中上述两类E3连接酶作用和机制作了综述,并提出部分有待于研究的问题以供参考。     

泛素/26S蛋白酶体途径在水稻中的生物学功能研究进展

生物体内的蛋白质降解方式有两种,一种不需要能量,一种需要能量。而泛素/26S蛋白酶体途径便是目前已知的依赖ATP、高效、有高度选择性的蛋白降解途径。它介导了真核生物中80%~85%的蛋白质降解,几乎参与到植物生长发育的各个环节,是植物体内蛋白高效专一降解最重要、最精细的调控机制之一。概述了泛素蛋白酶体途径,重点阐述了泛素结合酶E2和泛素连接酶E3的蛋白结构及其在水稻生长发育、激素信号传导、生物和非生物胁迫响应中的生物学功能及机制,并对进一步研究进行了展望,将有助于揭示泛素/26S蛋白酶体途径在水稻生长发育中的精细调控过程,并为水稻抗逆育种提供了指导和借鉴。     

烟草泛素激活酶E1生物信息学分析

为从生物信息的角度研究烟草泛素激活酶E1,使用Sopma、Swiss model和Meme工具分析烟草泛素激活酶E1序列的二级结构、空间结构和保守基序。结果表明:烟草泛素激活酶E1的各成员中,以NtUAE2的α-螺旋含量最大,空间结构较为稳定;烟草泛素激活酶E1空间结构的主体结构具有3个分支,功能域位于其间,NtUAE1和NtUAE2空间结构模板为6dc6.2.A;NtUAE3的模板为3cmm.2.A;烟草泛素激活酶E1的保守基序中,Motif 3和Motif 4为泛素激活酶的催化半胱氨酸结构域。     

PPR蛋白在植物线粒体和叶绿体中功能的研究进展

植物中的线粒体和叶绿体是包含遗传信息的半自主性细胞器,它们的功能同时受到自身和细胞核遗传信息共同的调控.三角状五肽(PPR)蛋白是一类含有三角状五肽重复结构的核基因组编码蛋白的大家族.植物中的PPR蛋白通常定位于线粒体或叶绿体中,并对这些细胞器基因组转录的RNA进行编辑和修饰,参与许多重要的组织发生和器官形成过程的调控,同时也参与了植物对内外环境变化过程的响应等.因此,PPR是研究植物中细胞器功能和核质互作机制的热点.依据PPR蛋白基序的种类和排列方式,将植物中的PPR分为两大亚类:P类和PLS类.P类由经典的35个氨基酸基序排列组成,主要参与细胞器基因的转录调控;短的S、长的L和经典的P基序排列组成PLS亚族,主要对细胞器基因转录的RNA进行编辑修饰.本文主要从PPR蛋白的结构、亚细胞定位以及在线粒体和叶绿体中的功能等方面着手阐述植物PPR蛋白在叶绿体和线粒体基因组转录和加工过程中的作用以及与植物发育之间的关系,并对研究中存在的一些问题提出设想.     

泛素结合酶RAD6的结构与功能研究进展

泛素复合体对蛋白的修饰可以改变蛋白定位、活性和稳定性.泛素结合酶E2在其中起关键作用.RAD6是典型的泛素结合酶,在泛素复合体组装、DNA损伤修复、调控基因表达和细胞周期等生理过程中具有重要作用.本文综述了RAD6蛋白的结构、与其互作的泛素蛋白连接酶E3及其功能研究进展,并展望其在作物研究中的应用.     

泛素蛋白的研究进展

泛素是一种在细胞内广泛分布的高度保守的小蛋白,在蛋白质降解的标记、DNA修复、基因转录调控及信号转导等各个生命活动中发挥着重要的作用,与人类的各种疾病、植物的生理生化过程存在着紧密联系;泛素-蛋白酶体及泛素-蛋白酶体抑制剂等广泛应用于抗肿瘤、提高植物抗胁迫能力等方面。介绍了泛素的组成结构,对泛素蛋白的理论研究及应用方面进行了综述,并提出泛素在应用中存在的问题,最后对泛素的应用进行了展望。     

PPR蛋白响应植物非生物胁迫的研究进展

非生物胁迫是造成全球粮食减产的主要因素之一。研究植物逆境相关蛋白的功能及应答机制，对于提高作物抗逆性具有重要意义。三角状五肽重复（PPR）蛋白属于高等植物中最大的核编码蛋白家族，因其包含高度特异性的PPR基序而得名。依据基序类型及其排列，PPR蛋白可分为P和PLS两类，PLS类蛋白又可以根据其羧基末端的结构域进一步分为PLS、E、E+、DYW等亚类。PPR蛋白广泛分布于陆生植物中，主要定位于叶绿体和线粒体，亦有少数定位于细胞核中。作为序列特异性RNA结合蛋白，PPR蛋白参与植物RNA加工的多个方面，包括RNA编辑、RNA剪接、RNA稳定和RNA翻译。PPR蛋白在植物的整个生命进程中发挥多种重要作用，但对其在植物抗逆性中的作用机制还不清楚。本文在总结已有报道的非生物胁迫相关PPR蛋白定位和功能的基础上，重点综述了PPR蛋白参与调控植物非生物胁迫的作用机制（包括转录后调控和逆行信号），并对其进行讨论。转录后调控与PPR蛋白参与RNA转录后的修饰作用有关，其一般被认为通过结合RNA并调节细胞器RNA代谢来调控逆境相关基因的表达，从而影响植物抗逆性。逆行信号方面，PPR蛋白的损伤导致线粒体或叶...     

植物硫氧还蛋白研究进展

硫氧还蛋白是一类广泛存在于生物体内的多功能酸性蛋白,具有保守的活性中心,通过还原靶蛋白中的二硫键而参与细胞的许多生化反应。本文主要对植物硫氧还蛋白的种类、硫氧还蛋白还原酶、靶蛋白以及其功能进行了综述。     

A bacterial inhibitor of host programmed cell death defenses is an E3 ubiquitin ligase

The Pseudomonas syringae protein AvrPtoB is translocated into plant cells, where it inhibits immunity-associated programmed cell death (PCD). The structure of a C-terminal domain of AvrPtoB that is essential for anti-PCD activity reveals an unexpected homology to the U-box and RING-finger components of eukaryotic E3 ubiquitin ligases, and we show that AvrPtoB has ubiquitin ligase activity. Mutation of conserved residues involved in the binding of E2 ubiquitin-conjugating enzymes abolishes this activity in vitro, as well as anti-PCD activity in tomato leaves, which dramatically decreases virulence. These results show that Pseudomonas syringae uses a mimic of host E3 ubiquitin ligases to inactivate plant defenses.     

SSR标记技术在植物遗传多样性研究上的应用

微卫星(microsatellites)或简单序列重复(simple sequence repeats,SSRs)是以1～6个碱基为基本单元的串联重复序列,具有含量丰富、多态性高、共显性和检测方法简单等优点,是研究植物遗传多样性的优异的分子标记之一,已被用于多种植物的遗传多样性研究。概述了微卫星DNA标记的原理及特点,介绍了其实验技术方法及发展,探讨了其在植物遗传多样性中的应用和发展前景。     

植物WRKY转录因子及其生物学功能研究进展

WRKY转录因子是一个大的植物转录因子家族。该转录因子家族最显著的特征是家族各成员至少包含一个WRKY结构域,该结构域的N-端有一个高度保守的WRKYGQK基序,C-端为一个锌指类似结构域(zinc-finger-like motif),一般组成为C-X_(4-5)-C-X_(22-23)-H-X-H。WRKY转录因子通过WRKY结构域与下游目标基因启动子区的W-box进行特异性结合从而调控目标基因的表达。研究表明,WRKY蛋白除了广泛参与植物种子萌发与休眠、叶片衰老、代谢、激素信号转导外,还参与生物和非生物胁迫等生理生化反应过程的调控等新功能。综述了国内外有关WRKY转录因子的研究进展,讨论了其在植物生长发育以及应对生物和非生物胁迫过程中发挥的调控功能,以期为全面研究WRKY转录因子家族的结构和功能提供新的观点。     

三酰甘油酯酶研究进展

三酰甘油酯酶( triacylglycerol lipase,TGL)是参与三酰甘油分解的脂肪酶,TGL基因在进化过程中较为保守,已克隆的TGL基因均拥有特异性的patatin结构域,内含GXSXG保守基序.基因亚细胞定位结果表明,TGL基因大多位于微生物油滴、植物种子和动物脂肪组织中,但其mRNA在植物叶绿体和动物细...     

参与植物防御反应的LRR型蛋白结构与功能

植物含有多种富含亮氨酸重复（LRRs）结构的蛋白质,它们在植物生长、发育和抗病反应等方面发挥着重要作用。综述了这类具有LRRs结构蛋白质家族的结构特征及其参与植物防御反应的功能。参与植物防御反应LRR型蛋白质家族包括：抗病基因编码蛋白质、类受体蛋白激酶、多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白和伸展蛋白家族。这四大蛋白质家族成员主要通过LRRs结构识别并结合病原物蛋白质,参与抗病信号传递,诱导植物防卫基因的表达,使植物获得系统抗性。其中LRRs序列中氨基酸的不同和单位重复数目的差异决定了蛋白识别的特异性和结合能力。     

植物CCCH型锌指蛋白研究进展

锌指蛋白是具有典型锌指结构特征的超蛋白家族,几乎参与了生物体生长发育的各个阶段,其中CCCH型锌指蛋白包含一个或多个由三个半胱氨酸和一个组氨酸组成的基序。本文综述了植物CCCH锌指蛋白的结构、作用方式、功能等方面的研究进展,并对其应用前景进行了展望。     

柑橘U-box基因家族的鉴定及表达分析

目的通过生物信息学分析U-box在柑橘基因组中的分布、结构及进化,研究家族成员在不同组织中的表达特异性以及对非生物胁迫和激素的响应,解析柑橘U-box基因家族的生物学功能。方法 根据已经报道的拟南芥U-box基因,利用Phytozome数据库中的BLASTp工具鉴定柑橘基因组中的U-box基因。采用MEGA6.0、Cello、SMART、GSDS2.0、ExPASy和MapChart等软件构建系统进化树、亚细胞定位预测、预测蛋白的相对分子质量与等电点等理化性质、绘制家族成员Scaffold定位图等,分析U-box基因家族在低温胁迫下表达模式,利用实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR）检测柑橘U-box基因家族部分成员在NaCl、PEG6000和不同激素处理下的表达情况。结果 从柑橘克里曼丁（Citrus clementina）全基因组中鉴定出56个CcPUBs基因家族成员,可将其分为7类,即U-box only、U-box+ARM-1、U-box+WD40-1、TPR+U-box、Kinase+U-box、U-box+ARM-2和U-box+WD40-2。该家族蛋白理论等电点分布在5.19—9.14,编码的氨基酸数目介于281—1 441;亚细胞定位预测结果显示该基因家族成员位于细胞不同位置,主要位于细胞核或叶绿体,少数位于质膜;聚类分析发现,柑橘U-box与单子叶植物水稻的亲缘关系较远,柑橘中具有相同结构域的成员和拟南芥具有相同结构域的成员聚在一起,表明柑橘U-box成员具有不同生物学功能;Scaffold定位分析发现,56个U-box成员分布在1—9 Scafflod上且呈不均分布。在冷胁迫下的RNA-Seq分析结果表明,U-box基因家族参与植物对冷胁迫的应答,并表现出4种不同的应答模式;从柑橘U-box基因家族的5个不同簇上分别选取1个代表基因进行qRT-PCR,分析结果表明,CcPUB48在金柑的各个组织中均有表达,CcPUB9和CcPUB4主要在茎和花中表达,CcPUB10主要在花、茎和幼果中表达,CcPUB41主要在叶和茎中表达,体现了不同U-box成员的组织特异性的表达差异。CcPUB4、CcPUB10和CcPUB41在NaCl胁迫下表达均上调,而CcPUB48在盐胁迫下的表达无明显变化。CcPUB4在Na₂CO₃处理下表达明显上调,与NaCl处理存在一致的表达趋势,而CaCl₂处理下的表达与NaCl处理下的表达趋势却存在差异。在PEG6000的处理条件下,CcPUB4的表达量呈现先上升后下降的趋势,CcPUB9、CcPUB41和CcPUB48在PEG6000的处理下无明显变化。在赤霉素（GA₃）处理下,CcPUB4在3 h时明显上调,在生长素（IAA）和脱落酸（ABA）下呈现无规律变化,CcPUB10在ABA处理下表达量表现出逐渐上升。结论 从柑橘克里曼丁全基因组上鉴定出56个U-box基因成员,各成员均含有U-box保守结构域,并位于细胞的不同位置。U-box基因家族参与植物对冷胁迫的应答并表现出4种不同的应答模式,在NaCl、PEG6000和激素处理下,CcPUB4和CcPUB10有不同程度的响应,而CcPUB9、CcPUB41和CcPUB48响应不明显或未响应。     

铁观音茶树RING型E3泛素连接酶基因克隆及其干旱胁迫下的表达分析

以铁观音茶树为试材,对其中E3泛素连接酶基因进行克隆和生物信息学分析,并采用qPCR进行不同干旱条件下的定量表达分析。研究结果表明,该序列全长为1 138bp,开放阅读框(ORF)为810bp,编码269个氨基酸(GenBank登录号KR819177)。生物信息学分析发现该铁观音茶树E3泛素连接酶基因不含跨膜结构以及信号肽,具有多个磷酸化位点,亚细胞定位于叶绿体中。经BLAST比对,该基因编码的氨基酸序列与烟草、亚麻荠、葡萄、醉蝶花、芜菁中的E3泛素连接酶基因编码的氨基酸序列分别有51%、50%、50%、50%和49%的同源性,且相关保守功能结构域翻译的蛋白质序列具有RING-finger结构,初步确定该基因为铁观音茶树的E3泛素连接酶基因。qPCR分析结果显示在不同干旱胁迫处理下铁观音茶树的E3泛素连接酶基因的表达量,与对照组相比显著增加。本研究认为铁观音茶树RING型E3泛素连接酶基因参与茶树抗旱响应机制。     

植物LRR类受体蛋白激酶的研究进展

植物中富亮氨酸重复片断类受体蛋白激酶(LRR RLK)属于跨膜类受体蛋白激酶,由胞外LRR结构域、单次跨膜区以及胞内激酶结构域三部分组成。在不同植物中,LRR RLK作为信号识别受体参与CLV、BR、Ax21等信号转导过程,在植物生长发育、激素调节以及逆境应答反应等方面中发挥重要的作用。综述了近年来LRR RLK的相关调控功能及其作用机制的研究进展,并为进一步探索LRR RLK的功能及应用提供参考。