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植物二氢黄酮醇4―还原酶生物信息学分析.doc

花匠小妙招
2024-11-20 17:06

植物二氢黄酮醇4―还原酶生物信息学分析

植物二氢黄酮醇4―还原酶生物信息学分析　　摘要：二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是黄酮类化合物合成途径中的重要酶之一。利用NCBI数据库中已经注册的植物DFR基因核酸以及氨基酸序列，以拟南芥DFR为主，对其组成成分、疏水性/亲水性、蛋白质的二级结构以及三级结构等方面进行分析及预测，结果表明：拟南芥等植物DFR不具有明显的疏水或亲水区域；主要构件为α-螺旋和不规则卷曲；植物DFR在高级结构、活性位点等方面具有较高的保守性。　　关键词：二氢黄酮醇4-还原酶；生物信息学；黄酮类合成　　中图分类号： Q554文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）06-0030-04 　　收稿日期：2013-09-16 　　基金项目：牡丹江师范学院青年学术骨干项目（编号：G201210）。　　作者简介：郝爱平（1979―），女，山东莘县人，硕士，讲师，研究方向为分子生物学。E-mail：swxhap@126.com。随着人们生活水平的提高，对花卉的需求量也越来越大，花卉市场有着越来越广阔的发展前景。花色和果色是植物的重要遗传性，决定花卉和果实的商品性和价值性[1]。花卉的品种和色泽是育种中最为关键的因素，传统的育种技术选育稀有花色品种的难度很大，不断成熟的基因工程育种为花卉新品种的选育开辟了一条有效的途径[2]。二氢黄酮醇4-还原酶（dihydroflavonol 4-reductase，DFR）是花青素合成过程中的关键酶，决定植物的颜色、叶色和果色。本研究运用生物信息学的方法，以拟南芥DFR为重点，对葡萄、小麦、玉米、大豆等植物的DFR基因及其推导的氨基酸序列的组成、理化性质、结构特征及功能等方面进行预测和分析，以期为今后进一步深入开展该酶的相关研究提供理论依据。1材料与方法　　1.1材料　　数据资料来源于National Center for Biotechnology Information（NCBI）核酸及蛋白质数据库中已注册的植物二氢黄酮醇 4-还原酶的核酸序列及其对应的氨基酸序列：葡萄（XP_002281858.1）、拟南芥（NP_199094.1）、玉米（NP_001152467.1）、小麦（CAW59975.1）、大豆（NP_001238612.1）。　　1.2方法　　根据DNAStar、ClustalW软件及相关网站提供的生物信息学软件分析核酸、氨基酸序列的组成、理化性质及亲水性/疏水性、蛋白质的二级和三级结构。表1软件名称和地址　　名称地址Protparamhttp：///protparamBlasthttp：///Blast.cgiProtscalehttp：///protscale/SOPhttp：//npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl？page=npsa_sopma.htmlORFhttp：///projects/gorf/SWISS-modelhttp：//www.expasy.ch/swissmod/SWISS-MODEL.html 　　2结果与分析　　2.1不同植物DFR基因蛋白质理化性质分析用DNAStar软件分析DFR基因核苷酸序列及氨基酸序列，结果表明：不同植物的DFR的基本组成存在一定的差异，拟南芥DFR的ORF为1149bp，推导氨基酸分子量表2不同植物DFR基因编码氨基酸序列的组成成分及理化性质分析　　物种ORF 　　（bp）推导氨基　　酸残基数（个）分子量　　（ku）pI氨基酸比例（%）酸性氨基酸碱性氨基酸疏水性氨基酸极性氨基酸蛋白不稳定性　　系数拟南芥1875.3513.0910.7323.9827.2337.63葡萄1936.3311.7310.9335.4725.0739.92玉米1795.4812.3210.0838.1020.7335.53大豆1857.5412.6812.9735.4521.3339.44小麦1676.1411.7910.5137.6920.7734.57 　　为45.87 ku，pI为5.35；小麦的ORF长度最长（1 173 bp），分子量最大（62.67 ku）；大豆的pI最大，为754，拟南芥的pI最小，为5.35。拟南芥、葡萄、玉米、小麦DFR中酸性氨基酸含量要高于碱性氨基酸，而大豆的DFR碱性氨基酸含量微高于酸性氨基酸，这5种植物DFR都属于相对稳定类的蛋白质。　　2.2不同植物DFR基因核酸及氨基酸序列比对分析　　用Blast程序对拟南芥DFR的核酸及氨基酸序列进行同源性比对，结果表明拟南芥的核酸序列与紫菜薹（gb|ABQ819