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昆明植物所枯草杆菌蛋白酶类基因家族进化研究获进展

2014.12.19

  枯草杆菌蛋白酶(subtilase)是一类丝氨酸蛋白酶,广泛存在于古细菌、细菌与真核生物中。这类蛋白酶在结构上具有典型的 Asp/Ser/His 催化结构域,具有广泛的生理学功能,包括从非特异性的降解蛋白功能,(比如降解地衣芽孢杆菌中的丝氨酸蛋白),到特异性的参与多肽类激素的形成,(比如特异性降解某些多肽前体转变成有活性的多肽类激素)。同时它也参与降解前体蛋白(proprotein),使其形成有活性的成熟蛋白。在植物中,subtilase 基因家族也是一类很大的家族,例如在拟南芥中有56个成员,在水稻中有63个成员,并且都存在着明显的基因扩张进化(gene expansion)。植物 subtilase 不仅参与叶片气孔形成、种子发育与细胞壁形成以及植物多肽类因子的合成,也参与植物生物与非生物胁迫反应。目前,subtilase 酶已广泛应用在皮革、毛皮、丝绸、医药、食品、酿造等方面,但是因为这类蛋白酶结构多样,且功能复杂,它的生物学功能及其基因家族的进化研究尚没有太多报道。

  中国科学院昆明植物研究所胡向阳研究组与黄锦岭研究组,联合江苏大学曹军博士,在葡萄(Vitis vinifera)中开展 subtilase 基因家族的功能进化方面的研究, 研究人员从葡萄中鉴定出80个枯草杆菌蛋白酶基因家族基因,系统学分析可将这些基因明显分成两个分枝,进一步细分为八组。subtilase 家族基因在染色体上呈现非随机的串联重复方式分布,暗示基因重复在 subtilase 家族基因进化中的重要作用,分析表明纯化选择(purifying selection)可能是这些基因进化的主要驱动力。同时研究分析了 subtilase 家族基因在不同逆境胁迫下的表达情况,结果表明 subtilase 家族基因参与响应多种逆境胁迫过程,及其家族基因功能的多样性。上述结果有利于进一步了解 subtilase 家族基因的适应性进化。

  该研究结果以Genome-wide and molecular evolution analysis of the subtilase gene family in Vitis vinifera 为题在线发表在 BMC Genomics,研究项目得到云南省中青年学术技术带头人后备人才项目(NO.2012HB014)与国家自然科学基金委海外及港澳学者合作研究基金(31328003)资助。

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