大麦脂质转运蛋白基因家族分析

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大麦(Hordeum vulgare)作为冬季粮食作物在世界上普遍种植,农业生产上,用作牲畜饲料和酿酒工业的麦芽供应。蛋白是大麦谷粒的营养成分之一。对于啤酒大麦,谷粒中蛋白的水平可以用来估计可溶性糖类的含量。蛋白水平越高,可溶性糖类含量越低,麦粒越不适宜用来酿酒。脂质转运蛋白(Lipid transfer proteins,LTPs)是一类小分子蛋白,主要参与了脂质转运,在植物蜡质角质合成、生殖发育及抗病反应等生物学过程中发挥重要的功能。目前,水稻、拟南芥、玉米和高粱等植物中脂质转运蛋白已有系统研究和分类,主要基于基因和蛋白的特征,包括内含子位置、蛋白的GPI位点(Glycosylphosphatidylinositol modification site)、序列相似性、和保守域中八个半胱氨酸排布。而大麦中脂质转运蛋白的研究还比较少,完整的分类研究尚未见报道。本研究基于现有脂质转运蛋白的分类研究和大麦的测序信息,用生物信息学的方法,全面系统地筛选大麦中的脂质转运蛋白,并根据蛋白的特征进行分类,且对编码这些蛋白的基因的组织表达特性进行了分析。主要研究结果如下:1)通过植物基因资源数据库上的序列信息,分别下载大麦、水稻和拟南芥的脂质转运蛋白,根据蛋白进化上关系进行分类。基于水稻和拟南芥现有的分类研究,大麦中70个脂质转运蛋白可以分成五类(1,2,C,D和G类)。2)通过SMART、Signal P等网站,对每一类蛋白的特征进行了分析,包括信号肽、氨基酸数量、分子量、等电点、GPI位点、对应基因的内含子数目和亚细胞定位。我们同时对70个脂质转运蛋白的八个半胱氨酸保守域的序列进行了比对,发现同一类的LTP的性质和保守域半胱氨酸的排布有相同的特征。3)通过植物基因资源网站,我们对大麦中70个脂质转运蛋白的基因在染色体上的分布进行了绘制。成簇聚集的基因表明,在进化过程中可能出现了基因复制。4)根据大麦基因组网站IPK上基因的表达数据,我们对69个LTP在15个不同发育组织中的表达进行了聚类分析。基因在不同组织中的表达模式不同,表明它们在不同组织中发挥不同的功能。通过以上研究,我们初步对大麦中的脂质转运蛋白进行了系统地分类。大麦中LTP的不同种类和在植物组织中的不同表达揭示了它们在植物中的不同的功能,为以后大麦LTP的功能研究提供了一定的参考。
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