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藻类热休克蛋白90家族的生物信息学分析
作者：黄涛 于千
来源：《科学导报·学术》2017年第12期
摘要：对已公布数据库中的33种藻类的336条HSP90蛋白提交记录进行筛选，得到43条长度在546-906个氨基酸之间的HSP90蛋白序列，采用生物信息学手段对HSP90家族的蛋白结构，包括：保守结构域、跨膜区，信号肽、导肽和保守基序进行了分析。 关键词：藻类；热休克蛋白家族；蛋白结构；生物信息学分析
【中图分类号】Q811【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2017）12-0274-01 热休克蛋白（HSPs）又称为热激蛋白，作为一类对体内外环境变化极为敏感的蛋白分子广泛参与各种生理生化代谢途径，是近年来抗逆生物学研究领域中较为活跃且发展较快的领域之一[1-3]。
藻类植物属于较低等的植物类群，包括原核藻类和真核藻类，本研究中对藻类HSP90蛋白的结构和分子系统发育分析能为藻类大分子量热休克蛋白研究提供理论基础。另外，近年来备受关注的热休克蛋白也成功地应用于分子系统学的研究，在原核细胞领域，热休克蛋白HSP65的基因序列已有效的反映出了不同分支杆菌间的亲缘关系，其结果可与16SrDNA的分析结果相媲美[4]。 1材料与方法 1.1蛋白序列的获得：
数据资料来源于NCBI的蛋白质数据库。关键词为：“heatshockprotein90ANDalgae”或“HSP90ANDalgae”进行搜索。共检索到33种藻类，336条HSP90蛋白提交记录。对这些蛋白序列下载到本地后通过人工和软件筛选，去除重复记录和长度不足500bp的序列后，共得到43条长度在546-906个氨基酸之间的HSP90蛋白序列。 1.2HSPs蛋白序列结构分析：
对获得的氨基酸序列分别进行下列分析：在NCBI提供的CDD数据库进行蛋白功能结构域分析；利用expasytool工具进行蛋白一致性模式序列查找；跨膜结构域预测在TMHMM进行。
2结果与讨论
2.1蛋白功能结构域（domain）分析：
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藻类HSP90蛋白序列都具有两个功能结构域，HATPase_C和HSP90（图1）。
HATPase_C结构域在所有藻类中均为150个氨基酸左右，能够特异性结合ATP分子，是其作为分子伴侣而帮助其它蛋白折叠形成正确构象的重要部位。HSP90结构域包括500个氨基酸左右，其确切功能还不清楚。
2.2一致性模式（Consensuspattern）序列分析：
利用expasytool工具分别对43个蛋白序列分析发现的藻类HSP90一般均具有一个由10个氨基酸组成的一致性模式序列，为：Y-x-[NQHD]-[KHR]-[DE]-[IVA]-F-[LM]-R-[ED]，其中X表示任意氨基酸，中括号中的表示可选氨基酸（Nadeau等1993）。如登录号为ABG77329与登录号为CAL49930的HSP90在它们的N端的第9-18位氨基酸序列分别为：YtNKEIFLRE和YsNKDVFLRE。这10个氨基酸组成的序列模式也存在与其它物种中，一般将其做为HSP90家族蛋白的标志模式。 2.3跨膜结构分析：
利用TMHMM工具对所有蛋白序列分析发现，仅有登录号CAL56001的HSP90蛋白具有明显的跨膜结构域，预测可能性高达100%左右。该蛋白来源于一种世界上最小海洋绿藻（Ostreococcustauri），全长906个氨基酸，为目前报道过的序列最长的HSP90蛋白。通过比对发现它比其它藻类HSP90在N端长200-300个氨基酸，推测可能与该蛋白独有的跨膜结构有关（图2）。
2.4利用SignalP和TargetP工具进行信号肽和导肽预测：
细胞内蛋白质合成部位有两个，一是在游离核糖体上合成的，另一部位是在附着核糖体即粗面内质网上合成的。游离核糖体合成的蛋白其N端一般具有一段特异序列，称为导肽，能够指导细胞质中合成的蛋白转运到特定的细胞器中；粗面内质网上的核糖体合成的蛋白其N端的一段特异序列称为信号肽。对9种藻类的15个完整蛋白序列的信号肽预测结果显示，仅有两个蛋白序列显示具有信号肽的可能性。其中热休克蛋白HSP90（CAL56001）的信号肽剪切位点位于第44和第45位氨基酸之间，即：ATS-WE之间，可能为信号肽的各个参数值为：（max.C=0.144；max.Y=0.305；max.S=0.968；meanS=0.545），可见其成为信号肽的可能性不是很大。 参考文献
[1]陈忠，苏维埃，汤章城（2000）.植物热激蛋白.植物生理学通讯，36：（4）289-296. [2]邹杰，陈信波，刘爱玲，高国赋，朱木兰（2007）.植物热激蛋白与作物非生物抗逆性的改良.植物生理学通讯，43：（5）981-984.
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[3]NadeauK.，DasA.，WalshC.T
（1993）.Hsp90chaperoninspossessATPaseactivityandbindheatshocktranscriptionfactorsandpeptidylprolylisomerases.J.Biol.Chem，268：1479-1487.
[4]JakobU.，BuchnerJ（1994）.Assistingspontaneity：
theroleofHsp90andsmallHspsasmolecularchaperones.TrendsBiochem.Sci，19：205-211.
本文来源：https://www.wddqxz.cn/2090c216001ca300a6c30c22590102020640f270.html
2023-05-04
