白菜phdfinger蛋白家族的全基因组分析
摘要：PHD-finger 蛋白是在基因转录和染色质状态调控方面有重要作用的锌指蛋白。目前该蛋白的作用已在模式植物拟南芥中得到证实，白菜和拟南芥亲缘关系很近，我们可以通过比较基因组学对比拟南芥已有的研究成果对白菜进行PHD蛋白全基因组相关分析。本文通过运用生物信息学等方法，获得白菜中PHD-finger 蛋白序列数据，然后对其基因结构，结构域序列进行分析以及基因家族进化树的构建，从而对PHD基因在染色体上的定位及基因的表达等方面有所了解, 为后续筛选对白菜具有重要调控作用的PHD基因作准备。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
0 引言 1
1 材料与方法 2
1．1 材料及处理 2
1．2 方法 2
1．2．1 公共数据的搜集和整理 2
1．2．2 基因结构分析 2
1．2．3 结构域序列分析及进化树构建 2
1．2．4 基因在染色体上的位置及倍增关系分析 2
1．2．5 直系和旁系同源基因的鉴定 2
1．2．6 白菜中基因在组织中的表达分析 2
2 结果与分析 3
2．1 基因的鉴定和分类 3
2．2 基因的结构域分析 6
2．3基因在染色体上的定位和复制分析 8
2．4基因家族的共线性分析 12
2．5白菜中基因在组织中的表达分析 12
3 讨论 14
致谢 14
参考文献： 14
白菜中的PHDfinger蛋白基因家族的研究进展
引言
引言
白菜是原产于中国，南北各地均有的十字花科芸薹属蔬菜，有大白菜（Brassica rapa ssp. pekinensis），不结球白菜（Brassica rapa ssp. chinensis Makino）等类型[1]。白菜是二倍体植物，与拟南芥同属十字花科。我国通过对白菜品种（Chiifu）的全基因组测序，验证了白菜基因组是由拟南芥基因组分化后经历一次染色体三倍化形成的，这
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
对于后续研究基因组上的基因提供了重要的理论依据[2]。锌指蛋白是一类对基因表达有重要调控作用的一类结构域形状类似手指状的转录因子。它通过与靶分子的DNA、RNA等序列进行结合，从而在转录和翻译水平上进行基因表达的调控。PHDfinger 具有重要的生物学功能,主要存在于两类蛋白中:1)转录调节蛋白, 如:激活子、抑制子或协因子(cofactors)等;2)染色质调节复合物(chromat in modulating complexes)相关蛋白或包含乙酰转移酶的复合物蛋白,如:p300 或CBP,它可能是蛋白质与蛋白质、蛋白质与DNA 或蛋白质与RNA相互作用区。已发现数种具PHDfinger的拟南芥蛋白质, 如:参与抗病相关基因表达调控的PRHA蛋白;花粉成熟的核信号分子MS1 蛋白;发育和减数分裂过程中基因表达调控的SHL和MMD1蛋白等[3]。PHDfinger还与植物的开花结果息息相关。为了更深入研究锌指蛋白在白菜上的调控机制，我们可以借助模式植物拟南芥已有的结果，通过比较基因组学的方法，全面分析白菜基因组范围内的PHD基因家族[4]。比较基因组学（comparative genomics）又称比较遗传学，是指根据模式植物已有生物信息学研究成果来对亲缘关系较近的植物进行的基因家族成员和排列顺序的推理，将模式植物的研究应用于农业生产类植株的研究[57]。本研究的意义如下，（1）通过比较基因组学方法鉴定白菜中BraPHD基因并对其进行系统的分类（2）对分类的BraPHD基因进行结构和结构域的特点分析（3）对获得的基因在白菜10条染色体上定位并鉴定其复制的类型（4）根据白菜和拟南芥的亲缘关系探讨所获得的BraPHD基因进行线性关系分析（5）讨论白菜BraPHD基因的表达情况，从而明确白菜中BraPHD基因的结构和表达上的特点为后续筛选提取白菜中重要的BraPHD基因做了充分的准备和理论依据。
1 材料与方法
1．1 材料及处理
本研究所用材料为大白菜品种‘Chiifu40142’，由大学白菜实验室提供。
1．2 方法
1．2．1 公共数据的搜集和整理
大白菜的PHD基因序列和拟南芥的PHD基因序列分别从BRAD数据库 （http://brassicadb.org/brad）和 拟南芥信息资源（http://www.arabidopsis.org）数据库下载[89]。然后用Pfam数据库（http://pfam.sanger.ac.uk/）确定PHD基因。用SMART(http://smart.emblheidelberg.de/)工具构造白菜PHD基因结构域的隐马尔科夫模型，结构域用MEME program (http://meme.nbcr.net/meme/intro.html)来绘制保守结构域图谱进行分析。
1．2．2 基因结构分析
使用MEME (Multiple Em for Motif Elicitation；http://memesuite.org/) 对前面得到的BraPHD基因数据进行全面分析，获得大白菜PHDfinger 家族成员共有的氨基酸序列。再利用SMART 以及Pfam 等分析工具对这些蛋白中已知的结构域进行分析和注释,并通过GSDS(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/)分析基因外显子和内含子分布情况，并使用MCScanX研究基因不同的加倍类型。
1．2．3 结构域序列分析及进化树构建
将前面得到的BraPHD基因结构采用邻接法(neighborjoining)构建无根进化树，自展值(bootstrap)取1000次重复[10]，并且通过分析其蛋白质结构域的氨基酸序列，在用预测的PHDfinger结构域与现有的蛋白质氨基酸序列在使用默认参数绘制的的结构域比对后，将获得的结构域序列比对结果，运用MEGA5.0构建结构域分布情况与进化树相结合组成白菜PHDfinger蛋白全序列的无根系统进化树。
1．2．4 基因在染色体上的位置及倍增关系分析
将得到的白菜PHD基因氨基酸序列用蛋白质分析工具软件ProtParam(http://www.expasy.org/tools/protparam.html)估计所得PHD基因蛋白的分子量、等电点、氨基酸的数目等基本理化参数。并绘制基因在染色体上的定位图，将染色体分区，根据分区情况统计基因复制类型情况。并计算各类型的占比，根据占比情况讨论其对基因表达的影响。
1．2．5 直系和旁系同源基因的鉴定
使用OrthoMCL（http://orthomcl.org/orthomcl/）软件鉴定白菜和拟南芥间的直系和旁系同源PHD基因。然后利用Circos（http://circos.ca/）软件绘制两者之间的直系和旁系同源基因关系[11]。分别绘制拟南芥和白菜之间，白菜和白菜之间，拟南芥和拟南芥之间PHD基因的线性关系，并使用Perl程序将每个BraPHD基因标注在染色体上。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
0 引言 1
1 材料与方法 2
1．1 材料及处理 2
1．2 方法 2
1．2．1 公共数据的搜集和整理 2
1．2．2 基因结构分析 2
1．2．3 结构域序列分析及进化树构建 2
1．2．4 基因在染色体上的位置及倍增关系分析 2
1．2．5 直系和旁系同源基因的鉴定 2
1．2．6 白菜中基因在组织中的表达分析 2
2 结果与分析 3
2．1 基因的鉴定和分类 3
2．2 基因的结构域分析 6
2．3基因在染色体上的定位和复制分析 8
2．4基因家族的共线性分析 12
2．5白菜中基因在组织中的表达分析 12
3 讨论 14
致谢 14
参考文献： 14
白菜中的PHDfinger蛋白基因家族的研究进展
引言
引言
白菜是原产于中国，南北各地均有的十字花科芸薹属蔬菜，有大白菜（Brassica rapa ssp. pekinensis），不结球白菜（Brassica rapa ssp. chinensis Makino）等类型[1]。白菜是二倍体植物，与拟南芥同属十字花科。我国通过对白菜品种（Chiifu）的全基因组测序，验证了白菜基因组是由拟南芥基因组分化后经历一次染色体三倍化形成的，这
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
对于后续研究基因组上的基因提供了重要的理论依据[2]。锌指蛋白是一类对基因表达有重要调控作用的一类结构域形状类似手指状的转录因子。它通过与靶分子的DNA、RNA等序列进行结合，从而在转录和翻译水平上进行基因表达的调控。PHDfinger 具有重要的生物学功能,主要存在于两类蛋白中:1)转录调节蛋白, 如:激活子、抑制子或协因子(cofactors)等;2)染色质调节复合物(chromat in modulating complexes)相关蛋白或包含乙酰转移酶的复合物蛋白,如:p300 或CBP,它可能是蛋白质与蛋白质、蛋白质与DNA 或蛋白质与RNA相互作用区。已发现数种具PHDfinger的拟南芥蛋白质, 如:参与抗病相关基因表达调控的PRHA蛋白;花粉成熟的核信号分子MS1 蛋白;发育和减数分裂过程中基因表达调控的SHL和MMD1蛋白等[3]。PHDfinger还与植物的开花结果息息相关。为了更深入研究锌指蛋白在白菜上的调控机制，我们可以借助模式植物拟南芥已有的结果，通过比较基因组学的方法，全面分析白菜基因组范围内的PHD基因家族[4]。比较基因组学（comparative genomics）又称比较遗传学，是指根据模式植物已有生物信息学研究成果来对亲缘关系较近的植物进行的基因家族成员和排列顺序的推理，将模式植物的研究应用于农业生产类植株的研究[57]。本研究的意义如下，（1）通过比较基因组学方法鉴定白菜中BraPHD基因并对其进行系统的分类（2）对分类的BraPHD基因进行结构和结构域的特点分析（3）对获得的基因在白菜10条染色体上定位并鉴定其复制的类型（4）根据白菜和拟南芥的亲缘关系探讨所获得的BraPHD基因进行线性关系分析（5）讨论白菜BraPHD基因的表达情况，从而明确白菜中BraPHD基因的结构和表达上的特点为后续筛选提取白菜中重要的BraPHD基因做了充分的准备和理论依据。
1 材料与方法
1．1 材料及处理
本研究所用材料为大白菜品种‘Chiifu40142’，由大学白菜实验室提供。
1．2 方法
1．2．1 公共数据的搜集和整理
大白菜的PHD基因序列和拟南芥的PHD基因序列分别从BRAD数据库 （http://brassicadb.org/brad）和 拟南芥信息资源（http://www.arabidopsis.org）数据库下载[89]。然后用Pfam数据库（http://pfam.sanger.ac.uk/）确定PHD基因。用SMART(http://smart.emblheidelberg.de/)工具构造白菜PHD基因结构域的隐马尔科夫模型，结构域用MEME program (http://meme.nbcr.net/meme/intro.html)来绘制保守结构域图谱进行分析。
1．2．2 基因结构分析
使用MEME (Multiple Em for Motif Elicitation；http://memesuite.org/) 对前面得到的BraPHD基因数据进行全面分析，获得大白菜PHDfinger 家族成员共有的氨基酸序列。再利用SMART 以及Pfam 等分析工具对这些蛋白中已知的结构域进行分析和注释,并通过GSDS(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/)分析基因外显子和内含子分布情况，并使用MCScanX研究基因不同的加倍类型。
1．2．3 结构域序列分析及进化树构建
将前面得到的BraPHD基因结构采用邻接法(neighborjoining)构建无根进化树，自展值(bootstrap)取1000次重复[10]，并且通过分析其蛋白质结构域的氨基酸序列，在用预测的PHDfinger结构域与现有的蛋白质氨基酸序列在使用默认参数绘制的的结构域比对后，将获得的结构域序列比对结果，运用MEGA5.0构建结构域分布情况与进化树相结合组成白菜PHDfinger蛋白全序列的无根系统进化树。
1．2．4 基因在染色体上的位置及倍增关系分析
将得到的白菜PHD基因氨基酸序列用蛋白质分析工具软件ProtParam(http://www.expasy.org/tools/protparam.html)估计所得PHD基因蛋白的分子量、等电点、氨基酸的数目等基本理化参数。并绘制基因在染色体上的定位图，将染色体分区，根据分区情况统计基因复制类型情况。并计算各类型的占比，根据占比情况讨论其对基因表达的影响。
1．2．5 直系和旁系同源基因的鉴定
使用OrthoMCL（http://orthomcl.org/orthomcl/）软件鉴定白菜和拟南芥间的直系和旁系同源PHD基因。然后利用Circos（http://circos.ca/）软件绘制两者之间的直系和旁系同源基因关系[11]。分别绘制拟南芥和白菜之间，白菜和白菜之间，拟南芥和拟南芥之间PHD基因的线性关系，并使用Perl程序将每个BraPHD基因标注在染色体上。
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