分子植物育種,分子植物育種期刊發(fā)表,中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)
本文關(guān)鍵詞:分子植物育種期刊,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
《分子植物育種》是由新聞出版總署認可關(guān)于植樹類的學(xué)術(shù)期刊,是由海南省科學(xué)技術(shù)會主管,海南省生物工程協(xié)會主辦。是一本為植物轉(zhuǎn)基因育種、常規(guī)育種、分子標(biāo)記育種交流創(chuàng)見一個學(xué)術(shù)平臺。創(chuàng)刊于2003年,雙月刊,每期為單月的28日出版,大16開本,國內(nèi)外公開發(fā)行,國內(nèi)統(tǒng)一刊號:46-1068/S,國際標(biāo)準(zhǔn)刊號:1672-416X,郵發(fā)代號:84-23。國內(nèi)發(fā)行:由海南報刊發(fā)行,國內(nèi)各地郵局均可訂閱。國外發(fā)行是由:中國國際貿(mào)易總公司發(fā)行。也可通過聯(lián)合征訂:征訂代碼為6512.
《分子植物育種》影響因子、收錄及榮譽
復(fù)合影響因子:1.440,綜合影響因子:0.785
2011年被北京大學(xué)圖書館《中文核心期刊目錄總覽》收錄
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《分子植物育種》主要征集圍繞植物分子遺傳育種理論、分子育種方法、分子育種研究動態(tài)及科學(xué)報道等論文。包括了:林業(yè)、棉麻、大豆、薯類、蔬菜、水果、花卉、茶、水稻等相關(guān)方向的學(xué)術(shù)論文。
《分子植物育種》2014年01期部分文章目錄:
利用高世代回交群體定位水稻抽穗期和株高QTL
................................馮玉濤;蔣海潮;高冠軍;張慶路;何予卿
水稻MYB轉(zhuǎn)錄因子冷脅迫表達譜分析
..................................劉曉月;張婷;黃立鈺;王文生;傅彬英
應(yīng)用分子標(biāo)記輔助選擇培育兼抗稻瘟病和白葉枯病的水稻恢復(fù)系
................................朱玉君;樊葉楊;王惠梅;吳建利;莊杰云
抗草甘膦基因GR79Mt表達載體的構(gòu)建及擬南芥和苜蓿的遺傳轉(zhuǎn)化
............................................孫展;鄭興衛(wèi);李聰;苗麗宏
高原藜米(ChenopodiumquinoaWilld.)單基因性狀
......................................貢布扎西;吉萬泉;昌西白;瑪曲宗
水稻無葉枕突變體oslg-h鑒定及基因定位
..........................................張所兵;張云輝;林靜;方先文
水稻柱頭外露率QTL定位
..........................尹成;李平波;高冠軍;張慶路;羅利軍;何予卿
細胞分裂素受體基因TaCRE1變異對小麥次生根及分蘗的影響
............甘劍峰;劉勝男;王玉葉;常成;張海萍;司紅起;盧杰;馬傳喜
分子標(biāo)記輔助選擇育成的玉米自交系京24單抗絲黑穗病和莖腐病改良材料性
....................................余輝;宋偉;趙久然;王鳳格;吳金鳳
大豆籽粒異黃酮含量與IFS1基因相對表達量的關(guān)系
....................練云;魏荷;雷晨芳;武永康;李海朝;王金社;盧為國
大豆百粒重相關(guān)分子標(biāo)記的實用性分析與驗證
........................................任海紅;劉學(xué)義;朱保葛;林漢明
花生及其野生種質(zhì)溶血磷脂酸酰基轉(zhuǎn)移酶基因(LPAAT)的克隆及序列分............................................華方靜;劉風(fēng)珍;萬勇善;張昆
轉(zhuǎn)MvNHX1基因棉花抗旱性研究和株系變異分析
..............................錢進;楊云堯;任燕萍;朱超;陳全家;張樺
荔枝兩個F1雜交群體的EST-SSR鑒定及多樣性分析
....................孫清明;馬帥鵬;馬文朝;趙俊生;方靜;楊曉燕;向旭
蘋果三倍體雜種后代基因組DNA甲基化水平和模式的MSAP分析
...................................王玉霞;何平;張麗杰;李林光;董文軒
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分子植物育種論文模板范文
摘要:采用分子動力學(xué)分別模擬了FoxO1和兩個不同的DNA序列IRE-DNA、DBE-DNA結(jié)合形成的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。6ns的分子動力學(xué)模擬結(jié)果表明,FoxO1/DBE-DNA系統(tǒng)較FoxO1/IRE-DNA系統(tǒng)更穩(wěn)定,和試驗中活性測試結(jié)果一致。兩個系統(tǒng)的氫鍵計算顯示,DBE-DNA在堿基Thy2、Gua3和Thy7′上和FoxO1形成了更多的高占有率的氫鍵,使得DBE-DNA和FoxO1結(jié)合得更加緊密。通過比較DNA構(gòu)象參數(shù),揭示了DNA序列在5′端小溝的壓縮以及3′端大溝的擴張是有利于和FoxO1結(jié)合的優(yōu)勢構(gòu)象。為從原子水平上理解FoxO1的調(diào)控機理提供了一定的理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞:FoxO1;DNA;分子動力學(xué)模擬;大溝;小溝
FoxO蛋白是Fox家族的一個亞群,它們在哺乳動物細胞的凋亡、應(yīng)激、細胞周期阻滯、DNA損傷/修復(fù)以及糖代謝調(diào)節(jié)中起著重要作用[1]。另外,小鼠基因敲除研究證明FoxOs也是腫瘤抑制因子[2]。作為FoxO蛋白家族的主要成員,FoxO1轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子在動物的生長和肉品質(zhì)方面發(fā)揮著重要的作用,并可能是糖尿病等疾病的重要治療靶點[3,4]。FoxO1含有一段約100個氨基酸殘基組成的DNA結(jié)合域,此區(qū)域稱為FoxO1保守叉頭(forkhead)盒序列,也叫做帶翼螺旋(Wingedhelix)。FoxO1保守叉頭和不同DNA的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)研究[5]揭示了FoxO1與不同DNA序列結(jié)合調(diào)節(jié)著FoxO1的活性。如圖1所示,FoxO1保守叉頭可以分別和IRE-DNA識別序列(5′-TTGTTTTG-3′)以及DBE-DNA識別序列(5′-TTGTTTAC-3′)形成穩(wěn)定的復(fù)合物結(jié)構(gòu)FoxO1/IRE-DNA和FoxO1/DBE-DNA。比較IRE-DNA和DBE-DNA,這兩個序列在第7和8號位點的堿基對不同,這導(dǎo)致了FoxO1對DBE-DNA的結(jié)合活性是對IRE-DNA結(jié)合活性的兩倍[5]。那么,FoxO1和不同的DNA序列結(jié)合導(dǎo)致活性差別的原因是什么,FoxO1保守叉頭和DNA之間具體形成了哪些穩(wěn)定的相互作用,DNA在結(jié)合位點上的構(gòu)象如何影響著與FoxO1蛋白的結(jié)合等問題有待進一步闡明。為探討以上問題,本研究對FoxO1和IRE-DNA、DBE-DNA結(jié)合的復(fù)合物結(jié)構(gòu)進行分子動力學(xué)模擬研究,以深入理清FoxO1和DNA的相互作用機制。
1模擬方法
分別以FoxO1和DNA復(fù)合物的兩個晶體結(jié)構(gòu)(PDB代碼:3COA和3CO6)為初始結(jié)構(gòu)[5],采用VMD1.9[6]軟件搭建兩個分子動力學(xué)模擬(Moleculardynamics,MD)體系:FoxO1/IRE-DNA系統(tǒng)和FoxO1/DBE-DNA系統(tǒng)。每個初始結(jié)構(gòu)被放置在填充了TIP3P水分子的周期性立方盒子中心,距離水盒子邊界的最小距離大約10?魡。25Na+和24Na+分別被加到FoxO1/IRE-DNA和FoxO1/DBE-DNA系統(tǒng)中進行電性中和。然后,使用NAMD2.6軟件包[7]和CHARMM27[8]對核酸的全原子力場,對兩個體系進行MD模擬。SHAKE算法[9]用于約束鍵長,PME方法[10]用于計算靜電相互作用,非鍵相互作用的截斷距離設(shè)為12?魡。每個模擬過程均包含3個步驟:①對體系進行20000步的能量最小化;②約束溶質(zhì)分子進行0.5ns的預(yù)平衡MD模擬,約束力常數(shù)為0.1kcal/(mol·?魡2),這個階段對體系進行緩慢升溫,溫度從0K逐步升到310K;③放開約束,進行6ns的恒溫(310K)恒壓(1atm)平衡MD模擬,其中溫度和壓強采用Langevinpiston[11]的方法控制。平衡MD模擬的積分步長為2fs,蛋白質(zhì)和DNA結(jié)構(gòu)坐標(biāo)每2.0ps采樣1次,因此每個體系均收集了3000個構(gòu)象用于分析。
。步Y(jié)果與分析
。玻闭w結(jié)構(gòu)變化
首先檢查FoxO1/IRE-DNA和FoxO1/DBE-DNA兩個系統(tǒng)在6ns動力學(xué)模擬中勢能隨時間的變化,兩個體系的勢能分別為-31211kJ/mol和-34013kJ/mol,對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差約為86kJ/mol和92kJ/mol,勢能波動范圍均在0.27%左右,反映兩個體系的動力學(xué)模擬是平穩(wěn)可靠的。被模擬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性一般用方均根偏差(Rootmeansquaredeviation,RMSD)來測量。兩個系統(tǒng)中FoxO1蛋白和DNA的骨架原子相對于初始結(jié)構(gòu)的RMSD隨時間的變化見圖2。由圖2可以看出,兩個體系的RMSD均在3ns以后保持穩(wěn)定,因此3~6ns部分被作為平衡軌跡。計算平衡軌跡的RMSD,FoxO1/IRE-DNA系統(tǒng)中的FoxO1和IRE-DNA的RMSD分別收斂于2.3?魡和2.0?魡;FoxO1/DBE-DNA系統(tǒng)中的FoxO1和DBE-DNA的RMSD分別收斂于2.1?魡和1.8?魡。因此,FoxO1/DBE-DNA系統(tǒng)比FoxO1/IRE-DNA系統(tǒng)結(jié)合得更穩(wěn)定。FoxO1/IRE-DNA晶體結(jié)構(gòu)分辨率為2.2?魡,FoxO1/DBE-DNA晶體結(jié)構(gòu)分辨率為2.1?魡,同時試驗結(jié)果表明FoxO1對DBE-DNA的結(jié)合活性大約是IRE-DNA的兩倍[5]。由此可見,本研究的模擬結(jié)果和試驗結(jié)果一致,故本研究的模擬結(jié)果是可靠的。
被模擬結(jié)構(gòu)的柔性一般用方均根漲落(Rootmeansquarefluctuation,RMSF)來表示,它反映體系在模擬過程中相對于平均結(jié)構(gòu)所發(fā)生的構(gòu)象變化,殘基的RMSF越高則柔性越大。兩個體系平衡軌跡中蛋白FoxO1的Cα原子RMSF的分布和相關(guān)性見圖3。從圖3A可知,兩個體系中RMSF分布比較相似。RMSF相對較低的位置在Tyr165(N端)、Ser184~Tyr187(α2螺旋)、Asn211~Ser218(α3螺旋)、Ser235~Trp237(wing1)這幾個區(qū)域上,這可能是因為在這幾個區(qū)域FoxO1蛋白和DNA形成了穩(wěn)定的相互作用,從而導(dǎo)致運動幅度降低。兩個體系中RMSF相對較高的位置基本分布在Ser175~Lys179(連接α1和α2螺旋的loop區(qū))、Lys198~Asn204(連接α3和α4螺旋的loop區(qū))、Glu229~Thr231(wing1)這幾個區(qū)域。值得注意是,和DBE-DNA結(jié)合的FoxO1的穩(wěn)定性比和IRE-DNA結(jié)合的要高(圖2A),同時和DBE-DNA結(jié)合的FoxO1的柔性比和IRE-DNA結(jié)合的也相對偏高(圖3A)。這可能是因為蛋白FoxO1在以上loop區(qū)和wing1區(qū)的高柔性有利于幫助調(diào)整其DNA結(jié)合域上殘基的方位,從而更好地和DNA形成相互作用。兩個體系中蛋白FoxO1的RMSF的相關(guān)性比較見圖3B,其相關(guān)系數(shù)(R)達到0.8,表明兩個體系雖然在DNA識別序列的最后兩個堿基對的類型上有所不同(圖1),但蛋白FoxO1的運動性質(zhì)沒有發(fā)生根本性變化。
。玻矚滏I分析
分析蛋白FoxO1和DNA副鏈上形成的氫鍵對于在原子層面上理解FoxO1和DNA的相互作用非常重要。本研究中氫鍵計算的幾何判據(jù)為截斷距離3.5?魡和截斷角度35°[12],FoxO1/IRE-DNA和FoxO1/DBE-DNA兩個體系中氫鍵占有率在50%以上的成鍵情況見表1。兩個復(fù)合物體系中的氫鍵信息基本一致,蛋白FoxO1以下幾個殘基都和DNA相同位置上的堿基的磷酸基團形成穩(wěn)定氫鍵:Tyr165(N端)、Tyr187(α2螺旋)、Ser218(α3螺旋)、Ser235/Trp237(wing1)。因為蛋白FoxO1在這幾個位點和DNA形成了穩(wěn)定的相互作用,因此在殘基RMSF分布圖中(圖2A),這幾個位置的RMSF基本都處于局部較小值。在FoxO1/IRE-DNA系統(tǒng)中,殘基Asn211和堿基Ade5′形成堿基特異性識別氫鍵;在FoxO1/DBE-DNA系統(tǒng)中,殘基His215和堿基Thy6形成堿基特異性識別氫鍵。以上證實了FoxO1蛋白的殘基Asn211和His215負責(zé)與DNA形成特異性識別相互作用。
值得注意的是,FoxO1/IRE-DNA系統(tǒng)僅形成了6個穩(wěn)定氫鍵,而FoxO1/DBE-DNA系統(tǒng)形成了9個穩(wěn)定氫鍵。通過氫鍵數(shù)量對比,很好地解釋了FoxO1/DBE-DNA系統(tǒng)相對FoxO1/IRE-DNA系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性。具體來講,和FoxO1/IRE-DNA比較,FoxO1/DBE-DNA的蛋白FoxO1和DNA序列的第2、3和7′號堿基上的磷酸骨架形成的氫鍵數(shù)目分別多出一個。在這3個堿基中,兩個系統(tǒng)僅在第7′號位點的堿基類型不同(FoxO1/DBE-DNA:Thy7′;FoxO1/IRE-DNA:Ade7′),因此,筆者認為這兩個系統(tǒng)的穩(wěn)定性差異可能和第7'號的堿基類型改變是相關(guān)的,由此引起DNA骨架和蛋白FoxO1之間的結(jié)合緊密程度有所改變。
2.3DNA結(jié)合位點的構(gòu)象分析
。模危恋臉(gòu)象變化對于蛋白質(zhì)與DNA的識別和結(jié)合是非常關(guān)鍵的,而溝參數(shù)的變化經(jīng)常和蛋白質(zhì)與DNA之間的相互作用聯(lián)系在一起[13,14]。FoxO1-DNA復(fù)合物晶體研究[5]表明,蛋白FoxO1和DNA的1~4號堿基對的小溝發(fā)生相互作用,且和DNA的5~8號堿基對的大溝發(fā)生相互作用。因此,有必要分析DNA識別序列(1~8號堿基對)在堿基層上的小溝和大溝的變化對與蛋白FoxO1結(jié)合的影響。本研究從FoxO1/IRE-DNA和FoxO1/DBE-DNA兩個系統(tǒng)的3~6ns的平衡軌跡中每隔10ps采樣一次,各抽取了300個DNA的結(jié)構(gòu)快照,然后分別計算每個系統(tǒng)中這300個DNA結(jié)構(gòu)在堿基上的大、小溝參數(shù)的平均值,結(jié)果見圖4。從圖4A、B可以看出,DBE-DNA相對IRE-DNA在5′端(1~4號堿基對)的小溝深度變化不大,但小溝寬度明顯下降。有研究表明,,蛋白質(zhì)與DNA帶負電的磷酸骨架發(fā)生中和作用可以幫助DNA小溝的壓縮[15],這對于蛋白質(zhì)-DNA的相互結(jié)合非常重要。相對IRE-DNA,DBE-DNA在2、3號堿基的磷酸基團和蛋白FoxO1上分別多形成了一個氫鍵,且都是和帶有正電的精氨酸(Arg)發(fā)生相互作用(表1)。這顯然更好地中和了DNA磷酸骨架的負電效應(yīng),所以DBE-DNA在5′端的小溝被壓縮是和蛋白FoxO1的骨架形成緊密結(jié)合的優(yōu)勢構(gòu)象。另外,由于DNA的3′端(5~8號堿基對)是在大溝內(nèi)和蛋白FoxO1結(jié)合,因此研究DNA序列3′端的大溝變化顯得尤為重要。DBE-DNA在7、8號堿基對附近的大溝深度明顯小于IRE-DNA,且大溝寬度明顯大于IRE-DNA(圖4C、D)。從圖4D上可以發(fā)現(xiàn),這兩個系統(tǒng)均在5~6號堿基對上有最高的大溝寬度值。原因是IRE-DNA的5′號堿基和蛋白FoxO1形成了一個特異性識別氫鍵,DBE-DNA的6號堿基和蛋白FoxO1形成了特異性識別氫鍵。相應(yīng)的,IRE-DNA和DBE-DNA體系在5、6號堿基對上大溝寬度達到峰值。因而,相比IRE-DNA的構(gòu)象,DBE-DNA在3′端的大溝顯得更寬更淺,提供了更大的和蛋白FoxO1相互接觸的面積。這一點也可以從氫鍵分析中得到證實,即FoxO1/DBE-DNA系統(tǒng)比FoxO1/IRE-DNA系統(tǒng)在7'位置上的堿基的磷酸骨架多形成了一個氫鍵。所以,DBE-DNA在3′端的大溝的擴張更有利于和蛋白FoxO1結(jié)合?偟膩碚f,和IRE-DNA溝參數(shù)相比,DBE-DNA的溝參數(shù)在結(jié)合區(qū)域上顯示出更加有利于和蛋白FoxO1結(jié)合的DNA構(gòu)象。
。承〗Y(jié)與討論
本研究采用分子動力學(xué)模擬方法研究了FoxO1和DNA之間的相互作用機制。FoxO1/IRE-DNA和FoxO1/DBE-DNA兩個系統(tǒng)的RMSD比較表明,FoxO1/DBE-DNA系統(tǒng)更加穩(wěn)定,與試驗中這兩個結(jié)構(gòu)的活性比較的結(jié)論是一致的,這表明本研究的模擬結(jié)果是可靠的。同時,兩個系統(tǒng)的RMSF相比較,揭示了蛋白FoxO1的兩個loop區(qū)和wing1區(qū)的柔性對于和DNA的結(jié)合是有利的。氫鍵分析表明,FoxO1蛋白的殘基Asn211和His215可以和DNA形成特異性識別相互作用。與FoxO1/IRE-DNA比較,FoxO1/DBE-DNA系統(tǒng)中蛋白FoxO1和堿基Thy2、Gua3和Thy7'的磷酸骨架可以形成更多的相互作用,使得FoxO1和DBE-DNA序列更好地結(jié)合。此外,對比IRE-DNA序列,DBE-DNA在3'端的大溝更寬、更淺,且在5'端的小溝更窄,這種構(gòu)象更有利于DNA和FoxO1蛋白形成更多的相互作用。本研究的模擬對于進一步探討FoxO1的調(diào)控機理以及和DNA分子的相互作用機制,對以后開展動物生產(chǎn)服務(wù)及為糖尿病等疾病的治療具有一定意義。
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本文編號:43451
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