本文關(guān)鍵詞：植物微絲解聚因子ADF在進化過程中功能發(fā)生分化的分子機制研究　出處：《蘭州大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：同源基因功能的分化為生物進化提供了遺傳材料和動力。在生物體中,基因發(fā)生復(fù)制后,子基因在自然選擇壓力下會經(jīng)歷假基因化,亞功能化和新功能化三種不同的功能分化命運,然而由于分子進化的驅(qū)動模式和過程難于重建,子基因功能分化命運模型依然存在爭議,因此研究基因家族的功能分化對于揭示生物分子進化過程有重要意義。微絲解聚因子(Actin-depolymerizing factors,ADFs)是一類重要的微絲結(jié)合蛋白,在真核生物中廣泛存在。ADFs具有保守的剪切和解聚微絲的功能,并參與生物細(xì)胞中微絲骨架的動態(tài)調(diào)節(jié)。在植物中,actin和ADFs發(fā)生了共進化,在此過程中ADF家族基因的數(shù)目增多,并且生化功能發(fā)生了分化。然而,植物ADFs的生化功能和進化過程中的功能分化的分子機制依然未知。本文對模式植物擬南芥ADF基因家族的所有11個成員的生化功能進行了研究,并取得了以下研究結(jié)果:(1)揭示了擬南芥ADF基因家族的生化功能發(fā)生了分化,并形成兩種類型,即成束型功能(B-type)和解聚型功能(D-type)。(2)研究發(fā)現(xiàn)屬于第三亞家族的AtADF5和AtADF9從保守的微絲剪切和解聚功能進化成了微絲成束功能,并且成束微絲的能力受pH調(diào)控。(3)研究表明第一亞家族AtADF1、AtADF2、AtADF3和AtADF 4剪切和解聚微絲的能力有所增強。(4)通過對該家族祖先基因的重建和生化功能的分析,發(fā)現(xiàn)一些關(guān)鍵氨基酸殘基的突變對擬南芥和其他物種的ADFs生化功能有重要影響。揭示了ADFs生化功能的分化在被子植物進化中是相對保守的。(5)研究發(fā)現(xiàn)植物ADFs第三亞家族成員N端氨基酸序列由于內(nèi)含子滑動出現(xiàn)延伸,說明該過程對于ADFs解聚型功能和成束型功能的分化是必不可少的。綜上所述,植物ADFs基因家族的生化功能從一種典型的解聚型功能分化出了另一種成束型功能,并且ADFs氨基酸序列N端的延長和一些保守功能位點的形成對該家族基因功能的分化具有重要意義。
[Abstract]:The functional differentiation of homologous genes provides genetic materials and power for biological evolution. In organisms, after gene replication, subgenes undergo pseudogenization under the pressure of natural selection. Subfunctionalization and neo-functionalization have three different fates of functional differentiation. However, the fate model of subgene functional differentiation is still controversial because the driving mode and process of molecular evolution are difficult to reconstruct. Therefore, it is important to study the functional differentiation of gene family in order to reveal the evolution process of biomolecules. Microfilament depolymerizing factors. ADFs are a kind of important microfilament-binding proteins. ADFs have the functions of conserved shear and depolymerization of microfilaments in eukaryotes. And involved in the dynamic regulation of microfilament cytoskeleton in biological cells. In plants, actin and ADFs coevolved, and the number of ADF family genes increased in the process. And the biochemical function has been differentiated. The biochemical function of plant ADFs and the molecular mechanism of functional differentiation during evolution are still unknown. The biochemical functions of all 11 members of ADF gene family of Arabidopsis thaliana were studied in this paper. The following results: 1) revealed that the biochemical function of Arabidopsis ADF gene family differentiated and formed two types. Beam-forming function B type) and depolymerization function D type 2). It was found that AtADF5 and AtADF9, which belong to the third sub-family, evolved from conserved microfilament shearing and depolymerization to microfilament bundles. The ability of strands of microfilaments was regulated by pH.) the first subfamily, AtADF1 and AtADF2, were studied. The ability of AtADF3 and AtADF 4 to cut and depolymerize microfilaments was enhanced. Some mutations of key amino acid residues were found to have an important effect on the ADFs biochemical function of Arabidopsis thaliana and other species, which revealed that the differentiation of ADFs biochemical function was relatively conserved in angiosperm evolution. It was found that N-terminal amino acid sequences of plant ADFs family members extended due to intron slippage. It shows that this process is essential for the differentiation of ADFs depolymerization function and bunching function. The biochemical function of plant ADFs gene family is differentiated from one typical depolymerization function and another bunchy function. The prolongation of N-terminal of ADFs amino acid sequence and the formation of some conserved functional sites play an important role in the functional differentiation of the family.
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：Q943.2

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本文編號：1441534