煙草基因組中AGO蛋白的生物信息學(xué)分析

蔡健宇,武曉云,郭玉雙,李翔宇

(1.浙江農(nóng)林大學(xué) 農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院,浙江 臨安 311300;2.貴州省煙草科學(xué)研究院 煙草行業(yè)分子遺傳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州 貴陽 550081;3.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物研究所,黑龍江 哈爾濱 150086)

煙草基因組中AGO蛋白的生物信息學(xué)分析

蔡健宇1,武曉云1,郭玉雙2*,李翔宇3

(1.浙江農(nóng)林大學(xué) 農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院,浙江 臨安 311300;2.貴州省煙草科學(xué)研究院 煙草行業(yè)分子遺傳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州 貴陽 550081;3.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物研究所,黑龍江 哈爾濱 150086)

對在NCBI上登錄的煙草AGO蛋白(argonaute proteins)的信息進(jìn)行了整理,并對其組成成分、系統(tǒng)發(fā)育樹、信號肽、跨膜結(jié)構(gòu)域、細(xì)胞定位、親水性/疏水性、蛋白質(zhì)的二/三級結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了預(yù)測和分析。結(jié)果表明：在煙草基因組中共有22個(gè)AGO蛋白,可分為8類；煙草的AGO蛋白與擬南芥的AGO一樣在進(jìn)化上分為3個(gè)分支,其編碼的蛋白是一個(gè)無跨膜結(jié)構(gòu)域、無信號肽/導(dǎo)肽的親水性蛋白,α-螺旋散布于整個(gè)蛋白質(zhì)中,具有PAZ和PIWI兩個(gè)特征結(jié)構(gòu)域。此外,煙草的AGO2/4/7/16/PNH1定位在細(xì)胞核中,AGO10定位在細(xì)胞質(zhì)中,AGO5定位在線粒體中。

生物信息學(xué);煙草;Argonaute (AGO);分子結(jié)構(gòu);功能預(yù)測

AGO蛋白(argonaute proteins)作為RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物(RISC)的核心成分,是一類廣泛存在于生物界中、高度保守的一類蛋白。AGO蛋白最初由Bohmert等[1]在擬南芥中發(fā)現(xiàn),由于該擬南芥AGO突變體的外觀與船蛸屬(Argonauta)一種小章魚的觸角相似,因此被命名為argonaute,對應(yīng)的蛋白即為AGO1。AGO蛋白家族最初被確定為3種蛋白質(zhì):果蠅的PIWI蛋白、擬南芥的AGO1蛋白和ZWILLE蛋白。Yigit等根據(jù)AGO蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系,對來自植物、動物和真菌中代表物種的AGO蛋白家族成員做了進(jìn)一步分類,即能夠結(jié)合miRNA和siRNA的AGO-like蛋白、能結(jié)合piRNA的PIWI-like蛋白和僅在蠕蟲中發(fā)現(xiàn)且能結(jié)合次生siRNA的GROUP3[2-4]。在不同物種中AGO家族成員的數(shù)量也存在一定的差異,例如在線蟲(Caenorhabditiselegans)基因組中存在27個(gè)AGO基因[5]，在擬南芥(Arabidopsisthaliana) 基因組中有10個(gè)AGO基因[6]，在果繩(Drosophilamelanogaster)基因組中含有5個(gè)AGO基因[7]，在水稻(Oryzasativa)基因組中包含19個(gè)AGO基因[8]，在人類(Homosapiens)基因組中編碼8個(gè)AGO蛋白[9]。

AGO蛋白由700～1200個(gè)氨基酸組成(約90 ～100 kDa),由N末端、PAZ、MID和PIWI四個(gè)結(jié)構(gòu)域組成,但在一些植物AGO蛋白中也發(fā)現(xiàn)了一些新的結(jié)構(gòu)域[3,10]。PAZ區(qū)能非序列特異性識別結(jié)合雙鏈小RNA 3′末端懸垂的2個(gè)核苷酸；MID與PIWI界面處的“保守口袋”識別結(jié)合小RNA 5′端第1位核苷酸,其中PIWI 結(jié)構(gòu)域是AGO蛋白行使切割功能的活性中心,具有類似于RNA酶H催化中心的三級結(jié)構(gòu)；具有切割功能的AGO蛋白能對靶mRNA進(jìn)行切割并降解,但并不是所有含PIWI結(jié)構(gòu)域的AGO蛋白都具有切割功能[2,11-13]。

AGO蛋白在生物界中的作用十分廣泛而又極其重要。目前已知的有以下3個(gè)方面:在動、植物中,AGO蛋白與小RNA共同參與維持基因組的穩(wěn)定性,調(diào)控個(gè)體的生長發(fā)育水平以及對生物和非生物脅迫的反應(yīng)等重要的生理活動,對靶mRNA進(jìn)行切割或翻譯水平上的抑制以及在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平上控制轉(zhuǎn)座元件的移動;在原生動物中,AGO蛋白能夠指導(dǎo)擬核形成過程中DNA的去除;在真菌中,它們能指導(dǎo)異染色質(zhì)的組裝等[14-16]。不過,現(xiàn)今仍有許多AGO蛋白的未知功能有待發(fā)掘。

煙草相對于馬鈴薯、番茄等茄科作物而言,已知信息多,易培養(yǎng),針對它的各種技術(shù)成熟,轉(zhuǎn)基因技術(shù)穩(wěn)定,是植物學(xué)研究中的模式生物,已被廣泛地用于研究植物細(xì)胞周期、氧化脅迫以及尼古丁的合成等基礎(chǔ)生物學(xué)問題。同時(shí),煙草也是研究植物與病毒相互作用的理想材料,被用于研究病毒的復(fù)制與運(yùn)動、致病機(jī)制、植物的抗病反應(yīng)等。本文利用生物信息學(xué)方法,通過National Center for Biotechnology Information (NCBI)核酸和蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫,對普通煙草的AGO蛋白進(jìn)行了整理,并對其基因序列和氨基酸序列的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征、功能及系統(tǒng)演化關(guān)系等進(jìn)行了預(yù)測和分析,以期為進(jìn)一步研究煙草AGO蛋白的功能提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 序列下載

數(shù)據(jù)資料來源于NCBI核酸及蛋白數(shù)據(jù)庫中已登錄的煙草AGO蛋白的核酸序列及其對應(yīng)的氨基酸序列: NtAGO1(Accession NO: XM_016590746.1)、NtAGO2(Accession NO:XM_016629769.1)、NtAGO4(Accession NO: XM_016618801.1)、NtAGO5(Accession NO:XM_016651704.1)、NtAGO7(Accession NO: XM_016605722.1)、NtAGO10(Accession NO:XM_016625398.1)、NtAGO16(Accession NO: XM_016645858.1)、NtAGO PNH1(Accession NO: XM_016646861.1)，以及The Arabidopsis Information Resource (TAIR)數(shù)據(jù)庫中擬南芥AGO蛋白的核酸序列及其對應(yīng)的氨基酸序列: AtAGO1(Locus: AT1G48410)、AtAGO2(Locus: AT1G31280)、AtAGO3(Locus: AT1G31290)、AtAGO4(Locus: AT2G27040)、AtAGO5(Locus: AT2G27880)、AtAGO6(Locus: AT2G32940)、AtAGO7(Locus: AT1G69440)、AtAGO9(Locus: AT5G21150)、AtAGO10(Locus: AT5G43810)。

1.2 生物信息學(xué)分析軟件

以CBS(http://www.cbs.dtu.dk)、EBI(http://www.ebi.ac.uk)、ExPASy(http://cn.expasy.org)、NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov)等網(wǎng)站提供的在線生物信息學(xué)軟件為基礎(chǔ),結(jié)合DNAMAN6.0軟件對煙草和擬南芥中的AGO蛋白進(jìn)行相關(guān)分析[17]。其中,核酸及氨基酸序列的組成成分和理化性質(zhì)分析使用DNAMAN6.0和ProtParam;開放閱讀框(Open reading frame, ORF)的查找和翻譯利用NCBI的ORF Finder;核酸及對應(yīng)氨基酸序列的同源性比對和系統(tǒng)發(fā)育樹構(gòu)建則使用在線的Blast、Clustal Omega、MEGA5.05和Tree-V32軟件完成;特征結(jié)構(gòu)域及信號肽的預(yù)測利用在線工具ScanProsite、TargetP、ChloroP、SignalP完成;用TMHMM、WoLF PSORT、Protscale在線軟件進(jìn)行跨膜結(jié)構(gòu)域、亞細(xì)胞定位及親/疏水性的分析;蛋白質(zhì)二/三級結(jié)構(gòu)的預(yù)測利用SOPMA和SWISS-MODEL在線工具完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙草AGO蛋白的核酸序列及其對應(yīng)氨基酸序列的理化性質(zhì)分析

對NCBI基因庫中登入的煙草AGO蛋白進(jìn)行整理,共有22個(gè),發(fā)現(xiàn)煙草中的AGO蛋白分為8類,如表1所示。其中AGO1-3、AGO1-4、AGO4A、AGO10-1和AGO10-2含有3個(gè)剪切突變體,AGO4-3、AGO16-1和AGO16-2含有2個(gè)剪切突變體。此外,以AGO1-1、AGO2-1、AGO4-1、AGO5、AGO7-1、AGO10-1、AGO16-1和AGO PNH1-1為煙草各類AGO蛋白的代表進(jìn)行后續(xù)的分析。

通過NCBI的ORF Finder、ExPASy的ProtParam和DNAMAN 6.0軟件對這8類AGO蛋白:NtAGO1(XM_016590746.1)、NtAGO2(XM_016629769.1)、NtAGO4(XM_016618801.1)、NtAGO5(XM_016651704.1)、NtAGO7(XM_016605722.1)、NtAGO10(XM_016625398.1)、NtAGO16(XM_016645858.1)、NtAGO PNH1(XM_016646861.1)的核酸序列及對應(yīng)氨基酸序列進(jìn)行分析[18],結(jié)果見表2。從表2可以看出：煙草中不同AGO基因ORF的堿基數(shù)及其編碼的氨基酸殘基數(shù)雖然都略有差異,但都符合AGO蛋白的標(biāo)準(zhǔn)[19]；不同AGO蛋白的分子量、理論等電點(diǎn)、酸性與堿性氨基酸的比例基本一致。蛋白質(zhì)的不穩(wěn)定系數(shù)與其結(jié)構(gòu)有關(guān),當(dāng)一個(gè)蛋白質(zhì)的不穩(wěn)定系數(shù)大于40%時(shí),則表示該蛋白質(zhì)不穩(wěn)定;當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的不穩(wěn)定系數(shù)小于40%時(shí),則表示該蛋白質(zhì)穩(wěn)定。由表2可知,煙草中的各類AGO蛋白結(jié)構(gòu)都不穩(wěn)定。除AGO2和AGO7外,其他AGO基因都含有較多的外顯子。除AGO5和AGO10外,其他AGO基因都含有1～2個(gè)同源基因。

表1 煙草中AGO蛋白分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表2 煙草AGO蛋白的核酸序列及其對應(yīng)氨基酸序列的理化性質(zhì)

2.2 煙草AGO基因及與擬南芥AGO基因的氨基酸序列比對分析

用EBI的Clustal Omega程序?qū)煵葜胁煌珹GO蛋白的氨基酸序列進(jìn)行多序列比對,結(jié)果如圖1所示。煙草不同AGO蛋白之間的氨基酸序列同源性并不高,其中只有134個(gè)氨基酸是完全一致的,141個(gè)氨基酸為保守氨基酸。同時(shí),利用ExPASy的ScanProsite對煙草AGO的結(jié)構(gòu)域進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)所有AGO蛋白都含有該家族的兩個(gè)特征結(jié)構(gòu)區(qū),即PAZ和PIWI。其中AGO4和AGO16的結(jié)構(gòu)域相似度很高;AGO2和AGO7的結(jié)構(gòu)域相似度很高;AGO1、AGO5、AGO10和AGO PNH1的結(jié)構(gòu)域相似度很高。

符號“*”、“:”、“.”分別表示氨基酸完全相同、保守和半保守3種情況。保守結(jié)構(gòu)域motif用方框表示。

用MEGA5.05和Tree-V32對煙草和擬南芥的AGO蛋白的氨基酸序列進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育樹分析,算法為泊布校正,重復(fù)檢測1000次,進(jìn)化樹中的數(shù)字代表計(jì)算頻率值,結(jié)果如圖2所示。煙草中的AGO蛋白與擬南芥中的AGO蛋白一一對應(yīng),其中煙草中的AGO PNH1與擬南芥的AGO10有較近的親緣關(guān)系,煙草中的AGO16和擬南芥的AGO6有較近的親緣關(guān)系。此外,煙草的AGO蛋白也與擬南芥一樣在進(jìn)化上可分為3類： AGO1、AGO5、AGO10和AGO PNH1為1個(gè)進(jìn)化類； AGO4和AGO16為1個(gè)進(jìn)化類； AGO2和AGO7為1個(gè)進(jìn)化類。

2.3 煙草AGO蛋白信號肽及導(dǎo)肽的預(yù)測與分析

信號肽(signal peptide)是新合成多肽鏈中用于指導(dǎo)蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)移(定位)的N-末端的氨基酸序列。導(dǎo)肽又稱轉(zhuǎn)運(yùn)肽(Transit peptides)或?qū)蛐蛄?targeting sequence),它是游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)的N-端信號。信號肽及導(dǎo)肽的預(yù)測和分析,對正確認(rèn)識和理解蛋白質(zhì)的細(xì)胞定位及結(jié)構(gòu)域的分選有著重要的作用。分別用CBS的TargetP1.1 Server、ChloroP 1.1 Server和SignalP 4.1 Server對煙草AGO蛋白氨基酸序列的信號肽及導(dǎo)肽進(jìn)行預(yù)測,結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明,除AGO1、AGO5、AGO7外的其他AGO蛋白含有葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)肽、線粒體目標(biāo)肽及信號肽的分值均較低,且無對應(yīng)氨基酸切割位點(diǎn),由此可推測AGO2、AGO4、AGO10、AGO16、AGO PNH1不具有導(dǎo)肽和信號肽。AGO1雖然線粒體目標(biāo)肽的分值較高,但由于沒有相應(yīng)切割位點(diǎn),其具有導(dǎo)肽的可能性較低。AGO5在ChloroP1.1 Server中預(yù)測有葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)肽,但在TargetP1.1 Server中預(yù)測分值較低,有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。AGO7在ChloroP 1.1 Server和TargetP 1.1 Server中都預(yù)測出有葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)肽,但由于沒有預(yù)測到切割位點(diǎn),其具有導(dǎo)肽的可能性需要進(jìn)一步檢驗(yàn)。綜上所述,煙草AGO蛋白可能都為胞漿蛋白。

圖2 煙草與擬南芥中AGO蛋白的系統(tǒng)發(fā)育樹

AGO蛋白葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)肽(cTP)線粒體目標(biāo)肽(mTP)信號肽(sP)AGO10.442/0.0640.5920.037AGO20.442/0.0600.3300.020AGO40.432/0.4400.0300.016AGO50.552/0.3040.4340.000AGO70.515/0.7490.0240.012AGO100.484/0.2930.0640.005AGO160.438/0.2240.0820.171AGOPNH10.447/0.1310.1960.013

2.4 煙草AGO蛋白跨膜結(jié)構(gòu)域的預(yù)測與分析

跨膜結(jié)構(gòu)域是膜內(nèi)在蛋白與膜脂相結(jié)合的部位,一般由20個(gè)左右的疏水氨基酸殘基組成,形成α-螺旋,固著于細(xì)胞膜上起“錨定”作用。跨膜結(jié)構(gòu)域的預(yù)測和分析,對正確認(rèn)識和理解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能、分類及在細(xì)胞中的作用部位均有著重要的指導(dǎo)意義。使用CBS的TMHMM 2.0對煙草AGO蛋白氨基酸序列的跨膜結(jié)構(gòu)域進(jìn)行預(yù)測,結(jié)果如圖3所示。預(yù)測結(jié)果表明,8個(gè)煙草AGO蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域可能性均小于1,且都位于膜外,即不存在跨膜結(jié)構(gòu)域。結(jié)合上述導(dǎo)肽/信號肽的預(yù)測結(jié)果,可以推斷煙草AGO蛋白在膜內(nèi)合成前體蛋白后,不進(jìn)入其他細(xì)胞器,而是留在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)加工成成熟的蛋白發(fā)揮功能,并不與膜脂結(jié)合。

圖3 煙草AGO蛋白跨膜結(jié)構(gòu)域預(yù)測結(jié)果(以AGO1為例)

2.5 煙草AGO蛋白的亞細(xì)胞定位分析

蛋白質(zhì)在細(xì)胞中合成后會被轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的細(xì)胞器中,只有被轉(zhuǎn)運(yùn)到正確的部位才能參與細(xì)胞的各種生命活動。蛋白質(zhì)的亞細(xì)胞定位是蛋白質(zhì)功能研究的一個(gè)重要方面,蛋白在細(xì)胞中的定位與蛋白執(zhí)行的功能密切相關(guān)[20]。因此,對煙草AGO蛋白在細(xì)胞中的定位作出預(yù)測將有助于對其功能的預(yù)測。利用WoLF PSORT在線工具對煙草AGO蛋白的氨基酸序列進(jìn)行亞細(xì)胞定位分析,結(jié)果見表4。從表4中可知,煙草中不同AGO蛋白的亞細(xì)胞定位差異很大,AGO2、AGO4、AGO7、AGO16和AGO PNH1定位在細(xì)胞核中,AGO5定位在線粒體中,AGO1可能在細(xì)胞核中也可能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,AGO10定位在細(xì)胞質(zhì)中的可能性最大。

表4 煙草AGO蛋白的亞細(xì)胞定位預(yù)測結(jié)果(可信度)

2.6 煙草AGO蛋白親水性/疏水性的預(yù)測與分析

構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸都具有疏水性,即氨基酸具有遠(yuǎn)離周圍的水分子,將自己埋進(jìn)蛋白質(zhì)核心的相對趨勢。這一趨勢加上空間立體條件和其它一些因素,決定了一個(gè)蛋白質(zhì)最終折疊成的三維空間構(gòu)象。因此,對親水性/疏水性的預(yù)測和分析結(jié)果可為煙草AGO蛋白次級結(jié)構(gòu)的預(yù)測提供重要的理論依據(jù)。用ExPASy的ProtScale軟件對煙草AGO蛋白的親水性/疏水性進(jìn)行預(yù)測,結(jié)果如圖4所示。AGO1多肽鏈的第573位的谷氨酸Glu具有最低的分值-3.622,親水性最強(qiáng);第725位的纈氨酸Val具有最高的分值2.556,疏水性最強(qiáng)。整條多肽鏈表現(xiàn)為親水性,沒有明顯的疏水區(qū)域。對煙草中其他AGO蛋白的親水性/疏水性進(jìn)行分析,與AGO1的結(jié)果類似,即整條多肽鏈沒有明顯的疏水區(qū)域,表現(xiàn)為親水性。這與上述的跨膜結(jié)構(gòu)域的預(yù)測分析結(jié)果一致。

圖4 煙草AGO蛋白親水性/疏水性的預(yù)測結(jié)果(以AGO1為例)

2.7 煙草AGO蛋白二級/三級結(jié)構(gòu)的預(yù)測分析

蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能是由其高級結(jié)構(gòu)所決定的,因此,對煙草AGO蛋白高級結(jié)構(gòu)的預(yù)測和分析對理解其結(jié)構(gòu)和功能之間的相關(guān)性具有重要意義。用SOPMA在線工具對煙草AGO蛋白的二級結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測,結(jié)果如表5和圖5所示。結(jié)果表明：α-螺旋是煙草AGO蛋白二級結(jié)構(gòu)中最主要的結(jié)構(gòu)元件,不同AGO蛋白的α-螺旋比例有一定的差異,其中AGO2的α-螺旋比例明顯少于其他AGO蛋白;β-轉(zhuǎn)角在煙草AGO蛋白二級結(jié)構(gòu)中所占的比例較少,且各個(gè)AGO蛋白的β-轉(zhuǎn)角比例趨于一致；煙草AGO蛋白二級結(jié)構(gòu)中的各個(gè)原件都均勻地分布在整個(gè)蛋白上,沒有明顯的密集區(qū)域。

用ExPASy的SWISS-MODEL對煙草AGO蛋白的氨基酸序列進(jìn)行蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)同源性建模[21],預(yù)測結(jié)果如圖6所示。從圖6中可以看出,煙草不同AGO蛋白的三維結(jié)構(gòu)不盡相同。其中AGO1/2/4/5/7/16的功能結(jié)構(gòu)域在空間上折疊成錘子狀,錘身主要由α-螺旋和延伸鏈構(gòu)成,包含了PIWI特征結(jié)構(gòu)區(qū)；柄部主要由不規(guī)則卷曲組成,包含了PAZ特征結(jié)構(gòu)區(qū)。AGO5/7/16的柄部還有少量的α-螺旋。AGO10和AGO PNH1的空間結(jié)構(gòu)為啞鈴狀,主要由α-螺旋和延伸鏈構(gòu)成的一端包含了PIWI特征結(jié)構(gòu)區(qū),主要由不規(guī)則卷曲組成的一端包含了PIWI特征結(jié)構(gòu)區(qū)。

3 討論

AGO蛋白在植物界中普遍存在,在RNAi及相關(guān)途徑中起著非常重要的作用。Vaucheret[3]對擬南芥AGO蛋白進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化分析時(shí)發(fā)現(xiàn),AGO1、AGO5和AGO10有較近的親緣關(guān)系,AGO4、AGO6和AGO9有較近的親緣關(guān)系,AGO7、AGO2和AGO3有較近的親緣關(guān)系。其中具有切割活性的AGO蛋白包括介導(dǎo)mRNA裂解的AGO1、指導(dǎo)DNA甲基化的AGO4、調(diào)控植株發(fā)育的AGO7,其余成員還未發(fā)現(xiàn)切割活性[5，22-24]。此外,在近幾年對其他幾種AGO蛋白的功能研究中發(fā)現(xiàn):AGO2具有DNA雙鏈斷裂修復(fù)的功能[25],且在抗病毒上對AGO1有非冗余的互補(bǔ)[26-28];AGO6在DNA甲基化上與AGO4存在部分冗余,而且對某些與異染色質(zhì)相關(guān)的siRNA的積累有著重要作用[29];AGO7和AOG1在病毒誘導(dǎo)的基因沉默(virus induced gene silencing, VIGS)上既互補(bǔ)又部分冗余,其中AGO1占主導(dǎo)作用而AGO7起輔助作用[30];AGO9的缺失會導(dǎo)致胚珠內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)有功能的雌配子體[31];AGO10和AGO1也存在功能上的冗余,不過由于它們在組織表達(dá)上的差異,AGO10對AGO1功能的互補(bǔ)并不是很強(qiáng)[32]。

圖6 煙草AGO蛋白的三維結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果

盡管對植物AGO蛋白有了一定的認(rèn)知,但是主要集中在AGO1、AGO4和AGO7,對其余AGO蛋白的研究并不多,有待于更加深入的研究。此外,對植物AGO蛋白的研究主要集中在擬南芥中,對其他植物材料的研究很少,研究成果不具有普適性。目前煙草AGO蛋白的研究還處于起步階段,對于其在植物中確切的細(xì)胞定位及具體的生物學(xué)功能還知之甚少。本研究對目前已發(fā)現(xiàn)的煙草AGO蛋白進(jìn)行了整理,并進(jìn)行了生物信息學(xué)的預(yù)測和分析,可為后期AGO蛋白氨基酸序列的結(jié)構(gòu)、功能域、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的研究提供一定的理論依據(jù)。

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(責(zé)任編輯:黃榮華)

Bioinformatics Analysis of Argonaute Proteins in Genome of Tobacco

CAI Jian-yu1, WU Xiao-yun1, GUO Yu-shuang2*, LI Xiang-yu3

(1. School of Agriculture and Food Science, Zhejiang Agricultural and Forestry University, Lin’an 311300, China; 2. Key Laboratory of Molecular Genetics of Tobacco Industry, Guizhou Academy of Tobacco Science, Guiyang 550081, China; 3. Crop Research Institute, Heilongjiang Academy of Agricultural Science, Harbin 150086, China)

This study summarized the information of tobacco argonaute (AGO) proteins which were registered in NCBI, and predicted and analyzed their compositions, phylogenetic tree, signal peptides, transmembrane domain, subcellular localization, hydrophobicity, hydrophilicity, and secondary / tertiary protein structure. The results showed that 22 AGO proteins existed in the genome of tobacco, and they could be divided into 8 categories. Like the AGO proteins inArabidopsisthaliana, the AGO proteins in tobacco had 3 branches in phylogenetic tree; these AGO proteins were hydrophilic proteins without both transmembrane domain and signal peptides, and they possessed two characteristic domains (PAZ and PIWI) with α-helix spreading in the secondary structure of the protein. In addition, the AGO2/4/7/16/PNH1 of tobacco was positioned on nucleus, AGO10 was positioned on cytoplasm, and AGO5 was positioned on mitochondrion.

Bioinformatics; Tobacco; Argonaute protein; Molecular structure; Functional prediction

2016-09-13

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“煙草抗馬鈴薯Y病毒相關(guān)miRNA的篩選與功能分析”(31360431)。

蔡健宇(1992─),男,碩士研究生,研究方向?yàn)橹参锓肿由飳W(xué)。*通訊作者:郭玉雙。

S572

A

1001-8581(2017)02-0001-08