水稻PIKK非典型蛋白质激酶家族的生物信息学分析

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摘要：磷酸肌醇激酶相关激酶（PIKK）是真核生物特有的非典型蛋白激酶，在应激诱导事件和蛋白质修饰中发挥重要功能。拟南芥基因组中的PIKK基因已有较多研究，而在重要作物如水稻中其成员及功能还不明确。本研究系统鉴定出水稻基因组中5个PIKK基因，分布于5条染色体上。基因结构分析表明，水稻PIKK基因内含子/外显子结构存在多样性。基于EST和芯片数据的表达模式分析表明，OsPIKK基因的表达具有明显的组织特异性，多数基因在子房和分生组织中具有较高水平的表达。这些结果为OsPIKK基因的功能研究奠定了重要基础。58897

毕业论文关键词：水稻，PIKK基因，基因结构，表达分析

Abstract：Phosphatidylinositol kinase related kinases (PIKKa) are atypical protein kinases that are unique to eukaryotes. They play important roles in the stress induced events and protein modifications. The PIKK genes in Arabidopsis genome have been extensively investigated; however, PIKK genes and their function in important crops such as rice remain illusive. In this study, five PIKK genes were identified from the rice genome using bioinformatics approaches, which were distributed on 5 chromosomes. Gene structure analysis showed that the intron/exon structures were perse among rice PIKK genes. Gene expression analysis using EST and microarray data revealed that all OsPIKK genes were expressed specifically; most of them had higher expression level in ovaries and meristems. These results will lay a solid foundation for the functional study of OsPIKK genes.

Key words: rice, PIKK gene, gene structure, expression analysis

1 引言 4

2 材料与方法 4

2.1 序列检索和基因结构分析 4

2.2 蛋白质等电点和亚细胞定位预测 5

2.3 表达分析 5

3 结果与分析 5

3.1水稻中的PIKK基因 5

3.2 染色体分布和基因结构分析 6

3.3 水稻PIKK基因表达模式分析 7

结论 9

参考文献 10

致谢 11

1 引言

磷酸肌醇激酶相关激酶（PIKKs）是真核生物特有的非典型蛋白激酶，其成员属应激相关信号转导通路近端反应元件，在应激诱导事件（如DNA双链断裂）和蛋白质修饰（如磷酸化）中发挥重要功能。PIKKs参与细胞的生长和增殖，是放射导致DNA双链断裂损伤修复的重要调节分子。在不利环境条件下，能够保持高度的基因组和转录的保真度[1]。拟南芥基因组中含有5个PIKK基因，分布于四条染色体上，分别为ATR、TOR、ATM、SMG-1、TRRAP。其中，AtTOR基因主要在分生组织、胚和胚乳中表达，该基因突变导致胚和胚乳发育缺陷。AtATM基因在各组织器官里均有表达，并且参与细胞对DNA损伤的响应。ATM被认为负责放射损伤导致的检查点阻滞，而ATR则被认为负责复制受阻所致的基因组损伤。二者有互补的功能[2]。hSMG-1(the human of suppressor of morphogenesis in genitalia-1)是人们最新研究发现的一个PIKK家族成员,在细胞DNA损伤修复中起着重要的作用，抑制hSMG-1基因不仅能够诱导肺癌A549细胞自发性凋亡,还能显著增强其放疗敏感性，但hSMG-1基因与肿瘤化疗敏感性是否相关尚不清楚[3]。

水稻是重要的粮食作物，也是单子叶植物分子生物学研究的模式生物，它的基因组相对较小，便于测序和分析[4]。水稻基因功能和生物信息分析具有重要的意义。PIKK基因在拟南芥和人类基因组中已有较多研究，而在重要作物如水稻中其成员和功能还不明确。本研究采用生物信息学法对水稻基因组中的PIKK基因进行了系统鉴定，通过cDNA与基因组序列的比较证实了其内含子和外显子结构，通过EST和芯片数据分析，明确了水稻PIKK基因在不同组织器官中的表达模式，这些结果提供了水稻PIKK家族的重要信息，为进一步功能研究奠定基础。