【doc】几种经济植物UFGT基因的生物信息学分析
几种经济植物UFGT基因的生物信息学分葡萄种植方法
析
基因组学与应用生物学,2010年，第30卷，第1期，第92—102页GenomicsandAppliedBiology,2010,V o1.30,No.1,92—102
数据分析
AnAnalysis
几种经济植物UFGT基因的生物信息学分析
付海辉0辛培尧1许玉兰刘岩?韦援教0董娇曹有龙周军
1西南山地森林资源保育与利用省部共建教育部重点实验室，西南林业大学，昆明,650224;2宁夏农林科学院枸杞工程技术研究中心，银川,
750002
通讯作者,******************;******************
摘要本文根据在GenBank中已登录的葡萄，玉米，水稻，草莓，拟南芥和苹果等植物的类黄酮一3—0一葡
萄糖基转移酶基因的核苷酸序列和氨基酸序列，应用生物信息学软件预测了其理化性质，疏水性/亲水性,
导肽，跨膜结构，卷曲螺旋结构，二级结构，功能结构域及高级结构，并构建了类黄酮一3—0一葡萄糖基转移酶
蛋白家族的系统进化树.结果表明这几种植物的UFGT基因核苷酸序列除葡萄存在2个外显子外，其它植物
均存在1个外显子.含量最丰富的氨基酸是Leu,Ala,Gly,V al和Ser等，除葡萄，苹果UFGT属于不稳定类
蛋白外，其余均属于稳定类蛋白.进一步研究分析表明，这几种植物UFGT蛋白存在明显的疏水区和亲水
区，信号肽，跨膜结构以及卷曲螺旋.二级结构组成上比例相似，并且都由Or.一螺旋，延伸链和无规则卷曲所
组成.它们都存在UDPGT,COG1819和MGT等保守域.除了拟南芥外，其它几种植
物都能够通过同源建模
建立UFGT蛋白的三维结构.进化分析表明，把它们的UFGT基因分成5个类，其中3个大类，另外陆地
棉和野芭蕉的UFGT基因分别单独成一类.本工作将为深入研究该蛋白在植物花，果实和叶片等器官颜变
化中发挥的功能，开展生物大分子结构模拟以及药物设计提供抛砖引玉的作用. 关键词UFG生物信息学，同源建模，进化树BioinformaticsAnalysisofUFGTGenefromSeveralEconomicPlants
FuHaihui.XinPeiyaoXuYulanLiuranWeiYuanjiao.DongJiaoCaoY oulongZhouJun
1KeyLaboratoryforForestResourcesConservationandUseintheSouthwestMountainsof China,MinistryofEducation,SouthwestForestryUniver—
sity,Kunming,650224;2CenterofChineseWolfberryEngineeringandTechnology,Ningxi aAcademyofAgricultureandForestryScience,Yinchnan,
750002
Correspondingauthor,*****************;******************
DOI:10.3969/gab.030.000092
AbstractInthispaper,thenucleicacidsequencesandaminoacidsequencesofflavonoid一3一O—glucosyltrans—
ferasfromsixspeciessuchasVitisvinifera,Zeamays,Oryzasativa,Fragariaxananassa,Arab idopsisthalianaand
Malusdomestica,wereanalyzedbybioinformaticstools.Severalparametersofthesesequen cesloginedin
GeneBank,includingsequencescomposition,physicochemicalproperty,leaderpeptide,to pologicalstructureof
transmembraneregions,hydrophobicityorhydrophilicity,secondarystructures,functional domainsandprotein
structures,werepredicted.Phylogenetictreewasreconstructedfortheflavonoid一3～O—glucosy—ltransferaseprotein
family.UFGTgenescontainonlyoneexoninmostoftheseplants,buttwoexonsinV.vinifern. Abundantwith
Leu,Ala,Gly,V alandSeraminoacids,mostoftheseUFGTproteinsarestructuralstableexcep tforthosefromV.
viniferaandapple.InalltheseUFGTprotein,evidenthydrophobicorhydrophilicdomain,sig nalpeptide,trans—
membraneregionandcoiled—coildomainwerepredicted;andsimilarratioinsecondarystructurecomposition madefrom仅一helixes,sheetsandrandomcoilsweredetected.A1ltheseproteinshaveUDPGT,C0G1819, MGT
基金项目：本研究由西南林业大学科研启动基金项目，国家林业局西南地区生物多样性保育重点实验室开放基金项目
(BC2010F08)，西南林业大学云南省重点学科森林培育学()(Kz20O906)和西南林业大学重点建设学科林木遗传育种()(Kx2o0904)共
同资助
几种经济植物UFGT基因的生物信息学分析BioinformaticsAnalysisofUFGTGenet_r(ImSevemlEcon0micPlants93 conserv
eddomains.The3一dimensiona1structureswereconstructedthroughroughhomologymodelingmethod successfullyformostoftheseproteinsbutnotfortheonefromArabidopsis.Inevolutionaryan alysisallthese
UFGTproteinsweredividedintofivegroups,amongwhichwerethreemajoronesandtwosin gleonethatfrom
GossypiumhirsutumL.andCamptothecaacuminaterespectively.Thisworkwouldprovide abasisforthefunction determinationofthisproteinincolorvarianceofdifferentplantorgans,suchasflowers,fruitsa ndleaves,andde—velopbiologicalmacromoleculestructualsimulationandmoleculardrugdesign. KeywordsUFGBioinformatics,Homologymodeling,Plylogenetictree
类黄酮(flavonoids)是植物酚类化合物的一类,
它是三碳桥把2个芳香环连起来的15碳化合物(Graham,1998).黄酮类化合物在低等植物分布比较少，在高等植物界分布很广，不仅参与植物的花，果
实和叶片等颜的形成和植物的紫外光保护剂以及
杀虫等生理功能，还具有抗炎，抗癌，抗氧化和保护
心脑血管系统等多种药理作用(潘瑞炽,2001；吴立军, 2003；周军等,2009).植物中的类黄酮一3-0一葡萄糖
基转移酶(flavonoid一3～0.glucosyltransferas,UFGT)处于类黄酮合成途径中，催化不稳定的花素(antho. cyanins)，糖苷化形成各种花苷(Bosseta1.,1996).
到目前为止，国内外学者对UFGT基因做了大量工作.Sun和Hrazdina(1991)从红甘蓝中分离出类黄
酮一3—0一葡萄糖基转移酶，并且对该酶进行了纯化. Sparvoli等(1994)研究人员从欧亚洲种葡萄中分离出类黄酮途径中的PAL,CHS,CHI,F3H,DFR,LDOX~tl UFGT等基因.Boss等(1996)研究人员对类黄酮途径
中L,CHS,CHI,F3,DFR,LDOX和UFGT等7个
基因在欧亚洲种葡萄中的表达情况作了分析.Poudel 等(2008)研究人员对桑叶葡萄和欧亚洲种葡萄的杂
交种UFGT基因的表达情况作了分析.李俊才等(2010)，卢其能等(2009)和刘海峰等(2009)研究人员
分别从红巴梨'果皮，马铃薯以及山葡萄中克隆了UFGT基因，并且作了表达分析.
目前，生物基因组序列数据正以爆发式增长，如
何对这些序列数据进行科学的收集，管理和挖掘已
经成为基因组学和蛋白组学研究的热点.此外，由于X—ray和NMR等实验技术预测蛋白质的结构代价相当高，一般的科研
机构难以承受.随着生物信息学的
发展，用生物软件预测蛋白质的结构变成现实，也成
为一种趋势.本文利用比较基因组学和生物信息学
的方法以葡萄(Vitisvin~fera)为重点，对不同植物的
类黄酮-3-0一葡萄糖基转移酶基因的核苷酸序列以
及所对应的氨基酸序列的理化性质，疏水性/亲水
性，导肽，跨膜区域，卷曲螺旋结构，二级结构，功能
结构域及高级结构等进行预测和分析，并对该蛋白
质家族构建进化树，为下一步研究它在植物的花，果
实和叶片等颜变化和开展生物大分子结构模拟以
及药物设计提供抛砖引玉的作用.
1结果与分析
1.1核苷酸序列的外显子分析
利用在线分析工具GENSCAN对葡萄和其它几
种植物的UFGT基因的核苷酸序列进行分析，结果表明，葡萄P值为0.885和0.721，玉米P值为0.721，水
稻P值为0.999，草莓P值为0.908，拟南芥P值为
0.999，苹果P值为0.995.一般认为,P值表示分析结
果为外显子的可能性，当P>0.99时为外显子可能性
极高;0.50<P<0.99时为外显子可能性中等;P<0.50 时为外显子可能性低，即预测结果不可靠.由P值可
以看出，这几种植物的UFGT基因核苷酸序列除葡
萄存在2个外显子外，其它植物均存在1个外显子.
1.2蛋白质的一级结构分析
1.2.1氨基酸序列的理化性质分析
利用在线分析软件Protparam分别对葡萄，玉
米，拟南芥，草莓，水稻和苹果等植物的类黄酮一3一.一
葡萄糖基转移酶基因所对应的氨基酸序列的理化性
质进行分析，结果(表1)表明，这几种植物UFGT基因
氨基酸残基数差异很小，分子量差异也很小；水稻的

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。