【摘要】：E3泛素連接酶構(gòu)成了高度多樣的重要酶群,它們和26S蛋白酶體一同參與泛素化蛋白酶體途徑。E3泛素連接酶促進(jìn)了泛素基團(tuán)向底物蛋白的轉(zhuǎn)移,這種泛素標(biāo)記可使底物蛋白降解。通過(guò)這種方式,E3泛素連接酶在很多植物細(xì)胞學(xué)和生理學(xué)過(guò)程中起到重要的調(diào)控作用。HECT(homologous to E6-associated protein C-terminus)和U-box(a modified RING motif without the full complement of Zn2+-binding ligands)是兩類(lèi)重要的E3泛素連接酶。目前這兩類(lèi)E3泛素連接酶在植物基因組中的分布、結(jié)構(gòu)和進(jìn)化及其功能尚不完全清楚。本研究以植物基因組中HECT和U-box基因的預(yù)測(cè)為中心,深入分析了這些植物HECT和U-box基因的結(jié)構(gòu)和進(jìn)化,以及它們可能的生物學(xué)功能。1.大豆基因組中HECT基因的結(jié)構(gòu)與進(jìn)化系統(tǒng)分析了大豆基因組中HECT基因的序列結(jié)構(gòu)和進(jìn)化過(guò)程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)大豆基因組中有19個(gè)HECT基因。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系和結(jié)構(gòu)域組織情況,可將這些基因分為7個(gè)組。重要的是,這些大豆HECT基因數(shù)量的增加都是因?yàn)檫M(jìn)化歷程上的片段重復(fù)事件導(dǎo)致。在大豆的14個(gè)組織中,有15個(gè)HECT基因都檢測(cè)到有表達(dá)。這15個(gè)檢測(cè)到的HECT基因在花組織和芽組織中表達(dá)相對(duì)較高,而在其它組織中表達(dá)相對(duì)較低。對(duì)每個(gè)檢測(cè)到的大豆HECT基因來(lái)說(shuō),組VI的HECT基因在大部分組織中表達(dá)都相對(duì)較高。2.其它植物基因組中HECT基因的結(jié)構(gòu)與進(jìn)化預(yù)測(cè)了40個(gè)植物物種的HECT基因,發(fā)現(xiàn)在所有檢測(cè)的植物中都含有HECT基因,但數(shù)量差異較大。高等植物中的HECT基因可根據(jù)進(jìn)化關(guān)系分為7組。除了組II之外,每個(gè)HECT組,都有對(duì)應(yīng)的擬南芥的直系同源基因。所有植物HECT基因的HECT結(jié)構(gòu)域都非常保守,并且含有大量高度保守的氨基酸殘基。此外,直系同源HECT基因的選擇壓力分析結(jié)果表明這些基因都受到強(qiáng)烈的負(fù)選擇,并且在三對(duì)并系同源亞組間發(fā)生了功能分歧。3.大豆基因組中U-box基因的結(jié)構(gòu)與進(jìn)化系統(tǒng)分析了大豆基因組中U-box基因的序列結(jié)構(gòu)和進(jìn)化。結(jié)果表明,大豆基因組中有127個(gè)U-box基因。這些U-box基因根據(jù)進(jìn)化關(guān)系和結(jié)構(gòu)域組織情況可以分為3個(gè)亞家族。亞家族I主要含有Kinase結(jié)構(gòu)域,亞家族II主要含有ARM結(jié)構(gòu)域,亞家族III家族只含有U-box結(jié)構(gòu)域。研究還發(fā)現(xiàn),這些基因的擴(kuò)增主要是由大豆進(jìn)化歷程中的片段重復(fù)事件和串聯(lián)重復(fù)事件引起的。在大豆中表達(dá)的98個(gè)U-box基因中,大部分基因在花組織、幼葉組織、根組織、根瘤組織以及不同時(shí)期的豆莢組織中表達(dá)相對(duì)較高,而在不同時(shí)期的種子組織中表達(dá)都相對(duì)較低。綜上所述,本研究采用生物信息學(xué)的研究方法預(yù)測(cè)了植物基因組中HECT和U-box基因,系統(tǒng)分析了它們的結(jié)構(gòu)和進(jìn)化。研究結(jié)果可以進(jìn)一步加深對(duì)E3連接酶在植物基因表達(dá)調(diào)控過(guò)程中發(fā)揮的重要功能的認(rèn)識(shí)。
[Abstract]:E3 ubiquitin ligase is a highly diverse and important enzyme group, and they are involved in the ubiquitin proteasome pathway together with 26s proteasome. E3 ubiquitin ligase promotes the transfer of ubiquitin group to substrate protein. This ubiquitin label degrades the substrate protein. In this way, E3 ubiquitin ligase (. HECT (homologous to E6-associated protein C-terminus) and U-box (a modified RING motif without the full complement of Zn2-binding ligands) are two important E3 ubiquitin ligases which play an important role in many plant cytological and physiological processes. At present, the distribution, structure, evolution and function of E3 ubiquitin ligases in plant genomes are not completely clear. Based on the prediction of HECT and U-box genes in plant genomes, the structure and evolution of HECT and U-box genes in these plants and their possible biological functions were analyzed. The structure and evolution of HECT gene in soybean genome were analyzed. The sequence structure and evolution process of HECT gene in soybean genome were analyzed. The results showed that there were 19 HECT genes in soybean genome. According to phylogenetic relationship and domain organization, these genes can be divided into 7 groups. Importantly, the increase in the number of HECT genes in these soybeans is due to repeated events in evolutionary processes. Fifteen HECT genes were detected in 14 soybean tissues. The 15 detected HECT genes were relatively high in floral and bud tissues, but relatively low in other tissues. For each detected soybean HECT gene, the HECT gene of group VI was relatively high in most tissues. 2. 2. The structure and evolution of HECT gene in other plant genomes predicted the HECT gene of 40 plant species. It was found that HECT gene was found in all the tested plants, but there was a great difference in quantity. HECT genes in higher plants can be divided into 7 groups according to their evolutionary relationships. In addition to group II, each HECT group had corresponding lineal homologous genes of Arabidopsis thaliana. The HECT domain of HECT gene in all plants is very conserved and contains a large number of highly conserved amino acid residues. In addition, the selection pressure analysis of homologous HECT genes showed that these genes were strongly negatively selected, and the functional differences occurred between the three pairs of homologous subgroups. 3. The structure and evolution of U-box gene in soybean genome were analyzed. The results showed that there were 127 U-box genes in soybean genome. These U-box genes can be divided into three subfamilies according to evolutionary relationship and domain organization. Subfamily I mainly contains Kinase domain, subfamily II mainly contains ARM domain, and subfamily III family only contains U-box domain. It was also found that the amplification of these genes was mainly caused by repeated fragment events and tandem repeats in the evolution of soybean. Most of the 98 U-box genes expressed in soybean were relatively high in flower tissue, young leaf tissue, root nodule tissue and pod tissue at different stages. However, the expression was relatively low in the seed tissues at different stages. In conclusion, HECT and U-box genes in plant genomes were predicted by bioinformatics, and their structures and evolution were systematically analyzed. The results of the study can further deepen the understanding of the important function of E3 ligase in the regulation of plant gene expression.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：Q943.2

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本文編號(hào)：2331400