楊繼祥 楊昭明 楊志孝

摘要 采用SMART、TargetP和MrBayes工具對(duì)煙草泛素激活酶E1成員的結(jié)構(gòu)域、亞細(xì)胞定位和進(jìn)化樹(shù)進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，NtUAE1、NtUAE2和NtUAE3均含有E1_FCCH、E1_4HB、UBA_e1_thiolCys、UBA_e1_C和ThiF結(jié)構(gòu)域，且NtUAE2和NtUAE3含有信號(hào)肽；泛素激活酶E1各成員均定位于細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮作用，其可靠性級(jí)別為1；煙草泛素激活酶E1的進(jìn)化程度與葡萄、辣椒存在一定的差異。

關(guān)鍵詞 煙草；泛素激活酶E1；蛋白序列

中圖分類(lèi)號(hào) S188 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）09-0103-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.09.030

Abstract SMART，TargetP and MrBayes tools were used to analyze the domain，subcellular localization and phylogenetic tree of tobacco ubiquitinactivating enzyme E1 members.The results showed that NtUAE1，NtUAE2 and NtUAE3 all contained E1_FCCH，E1_4HB，UBA_e1_thiolCys，UBA_e1_C and ThiF domains，and NtUAE2 and NtUAE3 contained signal peptides；all members of ubiquitinactivating enzyme E1 were localized in the cytoplasm and their reliability level was 1；the evolution of tobacco ubiquitinactivating enzyme E1 was somewhat different from that of grapes and peppers.

Key words Tobacco；Ubiquitinactivating enzyme E1；Protein sequence

煙草屬于自花授粉植物，而泛素激活酶E1對(duì)于煙草自花授粉過(guò)程具有一定的影響[1-2]，因泛素激活酶E1被高能活化后，促使羧基末端Glyof泛素和Cys殘基形成硫酯鍵[3]，然后與相應(yīng)的蛋白結(jié)合，被26S蛋白酶體讀取，并將其降解[4-6]，進(jìn)而影響花粉的萌發(fā)、生長(zhǎng)以及變形[7]，此外，泛素激活酶E1可以指導(dǎo)其自身的ATP依賴(lài)性而與遍在蛋白形成硫醇酯鍵[8]，進(jìn)而發(fā)揮作用。關(guān)于泛素激活酶E1已在酵母和小麥中進(jìn)行了研究[9-10]，為此，筆者對(duì)煙草泛素激活酶E1蛋白序列進(jìn)行研究，以期對(duì)煙草泛素激活酶E1進(jìn)行了解。

1 材料與方法

1.1 煙草泛素激活酶E1蛋白序列的獲取

利用NCBI[11-12]數(shù)據(jù)庫(kù)，提取草煙泛素激活酶E1的蛋白序列，登錄號(hào)依次為NP_001312347、NP_001312902和CAA71762，并分別對(duì)其進(jìn)行命名NtUAE1、NtUAE2和NtUAE3[13]。

1.2 方法 運(yùn)用SMART、TargetP和MrBayes分析工具[14-16]，對(duì)煙草泛素激活酶E1的蛋白序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)域、亞細(xì)胞定位和進(jìn)化樹(shù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙草泛素激活酶E1蛋白序列的結(jié)構(gòu)域

通過(guò)對(duì)煙草泛素激活酶E1蛋白序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，NtUAE1、NtUAE2和NtUAE3均被檢測(cè)到具有E1_FCCH、E1_4HB、UBA_e1_thiolCys、UBA_e1_C和ThiF，且NtUAE2和NtUAE3序列被檢測(cè)到一組信號(hào)肽，而NtUAE1未被檢測(cè)到。通過(guò)分析各成員的序列，NtUAE1的E1_FCCH（4.4e-32）位于序列的第252～323位氨基酸的位置，E1_4HB（2.3e-25）位于序列的第324～393位氨基酸的位置，UBA_e1_thiolCys（6.4e-85）位于序列的第662～915位氨基酸的位置，UBA_e1_C（6.77e-49）位于序列的第953～1075位氨基酸的位置，ThiF（4.1e-33）位于序列的第78～465位氨基酸的位置；NtUAE2和NtUAE3的結(jié)構(gòu)所處的位置均與NtUAE1相同，但E期望值有所不同，分別為E1_FCCH（6.1e-32，1.5e-31）、E1_4HB（2.3e-25，4e-25）、UBA_e1_thiolCys（4.8e-85，1.3e-84）UBA_e1_C（6.77e-49，6.77e-49）、ThiF（6.8e-32，1.1e-18），此外，NtUAE2和NtUAE3信號(hào)肽所處的位置均為位于序列的第23～33位氨基酸。E1_FCCH為泛素激活酶E1的FCCH結(jié)構(gòu)域（PF16190），E1_4HB為泛素激活酶E1的四螺旋束結(jié)構(gòu)域（PF16191），UBA_e1_thiolCys為泛素激活酶的催化半胱氨酸結(jié)構(gòu)域（PF10585），UBA_e1_C為遍在蛋白激活酶E1 C端結(jié)構(gòu)域（PF09358），ThiF為T(mén)HIF型/FAD結(jié)合折疊（PF00899）。

2.2 煙草泛素激活酶E1蛋白序列的亞細(xì)胞定位

亞細(xì)胞定位分析，有利于了解煙草泛素激活酶E1在特定細(xì)胞器中發(fā)揮作用，為此對(duì)煙草泛素激活酶E1進(jìn)行亞細(xì)胞定位，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，NtUAE1、NtUAE2和NtUAE3均含有信號(hào)肽的信號(hào)，分別為0.097、0.099和0.100，信號(hào)較弱，定位結(jié)果顯示NtUAE1于線粒體和葉綠體中發(fā)揮作用的可能性較小，其可靠性級(jí)別達(dá)最大值（1），為進(jìn)一步分析NtUAE1亞細(xì)胞位置，運(yùn)用PSORT分析，其中位于細(xì)胞質(zhì)的值為7，葉綠體的值為3，細(xì)胞核的值為3，因此推斷NtUAE1于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)執(zhí)行功能；NtUAE2定位結(jié)果顯示位于線粒體和葉綠體的概率值均小于位于其他位置，進(jìn)一步分析顯示，位于細(xì)胞質(zhì)的值為9，葉綠體的值為2，細(xì)胞核的值為2，因此NtUAE2可能定位于細(xì)胞質(zhì)中；NtUAE3的定位結(jié)果與NtUAE2相同。

2.3 煙草泛素激活酶E1的進(jìn)化樹(shù)分析

將煙草泛素激活酶E1各成員分別與碭山梨成員（XP_009376402、XP_009337737和XP_009369576）、葡萄成員（XP_010653400、CBI18124和CBI15908）、辣椒成員（XP_016576007、PHT63563和PHT61464） 進(jìn)行序列比對(duì)，并進(jìn)行聚類(lèi)分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知，泛素激活酶E1在不同物種中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的進(jìn)化，各成員的功能性和相似性出現(xiàn)一定的分化，進(jìn)化樹(shù)顯示全體成員被劃分為兩類(lèi)，VvUAE1、VvUAE2、PbUAE1、PbUAE2、NtUAE1、NtUAE2和NtUAE3為一類(lèi)，而VvUAE3、PbUAE3、CaUAE1、CaUAE2和CaUAE3為另一類(lèi)，在其中VvUAE和PbUAE在兩類(lèi)中均含有其成員，而煙草泛素激活酶E1與碭山梨泛素激活酶E1進(jìn)化程度較為相似。盡管煙草和辣椒屬于同一個(gè)科，即茄科，但聚類(lèi)結(jié)果不屬于同一類(lèi)，辣椒與葡萄的進(jìn)化程度較為相近，煙草泛素激活酶E1成員之間的聚類(lèi)結(jié)果較為穩(wěn)定，為100。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)分析煙草泛素激活酶E1各成員的結(jié)構(gòu)域，NtUAE1、NtUAE2和NtUAE3均含有5個(gè)結(jié)構(gòu)域，分別為泛素激活酶E1的FCCH結(jié)構(gòu)域，泛素激活酶E1的四螺旋束結(jié)構(gòu)域，泛素激活酶的催化半胱氨酸結(jié)構(gòu)域，遍在蛋白激活酶E1的C端結(jié)構(gòu)域和THIF型/FAD結(jié)合折疊，表明煙草泛素激活酶E1的功能多樣性[17]，此外，NtUAE2和NtUAE3具有信號(hào)肽，表明煙草泛素激活酶E1成員之間存在一定差異[18]；經(jīng)過(guò)對(duì)NtUAE1、NtUAE2和NtUAE3的初級(jí)亞細(xì)胞定位和再次定位，均定位于細(xì)胞質(zhì)中，表明煙草泛素激活酶E1主要在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮作用[19]；碭山梨、葡萄、辣椒和煙草的泛素激活酶E1各成員被歸為兩類(lèi)，且在每類(lèi)中產(chǎn)生多個(gè)分支，表明泛素激活酶E1在進(jìn)化過(guò)程中產(chǎn)生差異[20]，且煙草和葡萄的進(jìn)化程度較為相似。

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