应用SOPMA软件对TIR 1蛋白的氨基酸二级结构进行了分析,推导结果表明TIR 1蛋白由53.23%的α-螺旋(alpha helix)、12.07%的延伸链(extended strand)、2.89%的β-转角(beta turn)和31.8%的随机卷曲(random coil)组成。α-螺旋与随机卷曲是该蛋白所占比重最大的结构元件,且α-螺旋、延伸链、β-转角和随机卷曲均匀分布于蛋白质序列中(见图4-5)。
图4-4 百子莲TIR 1基因编码序列及推导蛋白的氨基酸序列
图4-5 TIR1蛋白二级结构特征
应用I-TASSER软件对蛋白的三级结构分析也证明其TIR1蛋白具有较多的α-螺旋结构[见图4-6(a)],且α-螺旋、延伸链和随机卷曲在空间上形成一个碗状结构,可以与IAA分子进行结合[见图4-6(a),(b)]。通过ProtParam软件分析后表明TIR 1蛋白是一个亲水蛋白,其疏水性(grand average of hydropathicity,GRAVY)值为-0.092。目前TIR 1蛋白在拟南芥生长素信号转导通路中的作用机制研究得比较明确,通过STRING软件分析表明共有9个蛋白与TIR 1蛋白具有明确的互作关系,分别为:SKP1(S PHASE KINASE-ASSOCIATED PROTEIN 1),AXR3(INDOLE-3-ACETIC ACID 7,IAA7),AXR3(AUXIN RESISTANT 3),AXR6(ARABIDOPSIS THALIANA CULLIN 1,ATCUL1),ASK1(SNF1-RELATED PROTEIN KINASE 2.4,SNRK2.4),SHY2(SHORT HYPOCOTYL 2),IAA9(INDOLE-3-ACETIC ACID INDUCIBLE 9),SKP1B(ARABIDOPSIS SKP1-LIKE 2,ASK2),IAA1(INDOLE-3-ACETIC ACID INDUCIBLE)与SGT1B(见图4-7)。
图4-6 TIR1蛋白三级结构预测
(a)TIR 1蛋白三维结构 (b)TIR 1蛋白与IAA结合的三维结构图(白色箭头:IAA)
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图4-7 TIR1蛋白互作网络
图4-8 TIR1氨基酸序列同源性比较
分析的TIR 1分别来自葡萄(Vitis vinifera,XM_002271376),二穗短柄草(Brachypodium distachyon,XP_003579653.1),高粱(Sorghum bicolor,XP_002447719.1),玉米(Zea mays,NP_001136608.1),水稻(Oryza sativa Japonica,NP_001052659.1),毛果杨(Populus trichocarpa,XM_002321300.1),(Nicotiana tabacum,GQ249408.1),龙眼(Dimocarpus longan,GQ870264.2),柑橘(Citrus trifoliate,FJ502240.1),陆地棉(Gossypium hirsutum,DQ659621.1),桃树(Prunus persica,JN865251.1),拟南芥(Arabidopsis thaliana,NM_116163.3)
将克隆得到的TIR 1基因CDS序列及编码的蛋白与NCBI数据库中其他物种TIR 1序列进行比对分析。结果表明百子莲TIR1推导蛋白序列与其他植物物种具有较高的同源性,同源性最高的是葡萄(Vitis vinifera,XM_002271376),可达78%,与其他物种的序列同源性也在50%以上(见图4-8)。为了研究TIR1蛋白与其他植物TIR1分子进化关系,利用MEGA 5软件构建了百子莲TIR1蛋白与其他11种TIR1蛋白已知序列物种的系统进化树。结果表明,百子莲TIR1蛋白最早与葡萄(Vitis vinifera,XM_002271376)聚合为一组,说明它们具有较近的亲缘关系,而与其他植物进化关系相对较远(见图4-9)。
图4-9 植物中TIR1蛋白系统进化关系
分析的TIR 1分别来自葡萄(Vitis vinifera,XM_002271376),二穗短柄草(Brachypodium distachyon,XP_003579653.1),高粱(Sorghum bicolor,XP_002447719.1),玉米(Zea mays,NP_001136608.1),水稻(Oryza sativa Japonica,NP_001052659.1),毛果杨(Populus trichocarpa,XM_002321300.1),(Nicotiana tabacum,GQ249408.1),龙眼(Dimocarpus longan,GQ870264.2),柑橘(Citrus trifoliate,FJ502240.1),陆地棉(Gossypium hirsutum,DQ659621.1),桃树(Prunus persica,JN865251.1),拟南芥(Arabidopsis thaliana,NM_116163.3)
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