文 / 李文新 馬建忠（蘭州理工大學(xué)，蘭州730050）

AtDPBF4基因及其編碼蛋白的生物信息學(xué)分析

文 / 李文新 馬建忠（蘭州理工大學(xué)，蘭州730050）

ABI5轉(zhuǎn)錄因子參與了植物種子胚胎發(fā)育晚期的基因表達(dá)調(diào)控以及ABA信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。對(duì)ABI5亞家族中一個(gè)最小的成員AtDPBF4基因序列進(jìn)行生物信息學(xué)分析，推測(cè)其編碼蛋白質(zhì)的分子生物學(xué)特征，了解AtDPBF4基因編碼蛋白質(zhì)的基本性質(zhì)和功能，為進(jìn)一步了解其在ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中發(fā)揮的作用提供參考。

AtDPBF4，生物信息學(xué)，分析

1、引言

生物信息學(xué)是一門(mén)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)研究生物系統(tǒng)的規(guī)律的新學(xué)科，通過(guò)綜合運(yùn)用生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)，揭示大量而復(fù)雜的生物數(shù)據(jù)包含的生物學(xué)奧秘。作為一個(gè)新的學(xué)科領(lǐng)域，生物信息學(xué)把基因組核苷酸序列信息分析作為開(kāi)始，在獲得蛋白質(zhì)編碼區(qū)的信息后進(jìn)行蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)模擬和預(yù)測(cè)。

ABI5(AtDPBFs/ABFs)家族是一類(lèi)亮氨酸拉鏈型轉(zhuǎn)錄因子。這類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子參與了植物種子胚胎發(fā)育晚期的基因表達(dá)調(diào)控以及ABA信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。在擬南芥中，ABI5至少有八個(gè)成員，他們被分別命名為AtDPBF1/ABI5、AtDPBF2、AtDPBF3/AREB3、AtDPBF4、AtDPBF5/ABF3、ABF1、ABF2、ABF4/ABRE2。

2、分析方法

利用ExPASy中的ProtParam軟件分析AtDPBF4基因編碼蛋白的分子式、分子質(zhì)量、氨基酸組成、理論等電點(diǎn)、穩(wěn)定性等。運(yùn)用NetPhos 2.0 Server對(duì)AtDPBF4基因編碼蛋白進(jìn)行分析，判斷是否含有磷酸化位點(diǎn)。蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)利用在線軟件SSPro4.0進(jìn)行預(yù)測(cè)。蛋白質(zhì)的進(jìn)化單元和功能結(jié)構(gòu)主要存在于結(jié)構(gòu)域中，分析結(jié)構(gòu)功能域?qū)τ诘鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)和分類(lèi)有著重要作用。利用SMART分析結(jié)構(gòu)域。使用NCBI的CDD數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)AtDPBF4的蛋白序列的保守結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。集中NCBI中AtDPBF4同源性95%以上的相關(guān)序列，利用軟件MEGA6.05進(jìn)行多重序列比對(duì)繪制系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。

3、結(jié)果與分析

3.1 蛋白質(zhì)性質(zhì)分析

ProtParam分析AtDPBF4基因編碼的氨基酸序列的理化性質(zhì)，結(jié)果顯示，該序列的總分子量為39617.6u，氨基酸數(shù)為262，理論等電點(diǎn)為8.89?？傌?fù)電荷殘基（Asp+Glu）數(shù)目為35，總正電荷殘基（Arg+Lys）數(shù)目為38。分子式為C1279H2108N384O404S9，不穩(wěn)定指數(shù)為56.24，屬于不穩(wěn)定蛋白，脂肪指數(shù)為79.92。

Portscale對(duì)AtDPBF4基因編碼的氨基酸序列進(jìn)行疏水性分析，結(jié)果如下圖。結(jié)果表明：145位谷氨酰胺疏水性最弱，疏水指數(shù)為-2.978，117位丙氨酸疏水性最強(qiáng)疏水指數(shù)為1.778。

橫坐標(biāo)：氨基酸序列號(hào) 縱坐標(biāo)：+：疏水性；-：親水性。

3.2 蛋白質(zhì)磷酸化位點(diǎn)分析

NetPhos 2.0 Server軟件分析結(jié)果顯示，AtDPBF4基因編碼的蛋白可能含有11個(gè)磷酸化位點(diǎn)，其中包括8個(gè)絲氨酸磷酸化位點(diǎn)（S13，S21，S24，S37，S74，S170，S203，S223）和3蘇氨酸磷酸化位點(diǎn)（T32，T77，T99）。

3.3 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

3.3.1 二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析

SSPro 4.0軟件預(yù)測(cè)結(jié)果顯示AtDPBF4所編碼蛋白，有14個(gè)α螺旋、6個(gè)β折疊、1個(gè)β轉(zhuǎn)角和10個(gè)無(wú)規(guī)卷曲。

3.3.2 結(jié)構(gòu)域的預(yù)測(cè)

SMART軟件預(yù)測(cè)結(jié)果顯示在188到260位氨基酸之間的組成結(jié)構(gòu)域是基本區(qū)域的亮氨酸拉鏈（basic region leucin zipper,BRLZ）結(jié)構(gòu)域，含有一個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)。

3.3.3 保守結(jié)構(gòu)域分析

利用NCBI的CDD數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)AtDPBF4氨基酸序列保守結(jié)構(gòu)域進(jìn)行分析，結(jié)果如圖，該序列在192-237之間是一個(gè)bZIP結(jié)構(gòu)域。長(zhǎng)度55，E-value∶3.54e-22 。

3.4 系統(tǒng)發(fā)育分析

軟件MEGA6.05對(duì)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中AtDPBF4同源性95%以上的基因序列進(jìn)行多重序列比對(duì)并利用近鄰結(jié)合法繪制基因進(jìn)化樹(shù)。

4、結(jié)論

基因通過(guò)其編碼的蛋白質(zhì)發(fā)揮作用，本論文通過(guò)生物信息學(xué)分析AtDPBF4編碼的蛋白質(zhì)屬于ABI5家族，包含一個(gè)BRLZ結(jié)構(gòu)域。AtDPBF4編碼蛋白存在多個(gè)磷酸化位點(diǎn)，介導(dǎo)蛋白與蛋白間的相互作用，在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。對(duì)AtDPBF4核苷酸序列及其編碼蛋白質(zhì)的分析為進(jìn)一步研究其在ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑發(fā)揮的作用提供了參考。

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