论文部分内容阅读
磷是植物、微生物等生物体生长发育过程中最重要的营养元素之一,是细胞膜的重要组成部分,以各种方式参与生物的生理生化过程,对促进生物的新陈代谢和生长发育起着重要的作用。磷酸盐转运蛋白（phosphate transporter protein）介导植物以及菌根菌等生物体内磷的吸收和转运。本文基于美味牛肝菌、双色蜡蘑、双孢蘑菇、云芝、黑孢块菌、裂褶菌、光滑环锈伞、浅黄根须腹菌8种高等大型真菌最新全基因组测序结果,应用计算机技术和生物信息学分析方法对19个磷酸盐转运蛋白PHO84的氨基酸序列和对应的核酸序列进行了比对分析,旨在深入了解这些PHO84的性质、结构等基本特征。这将为菌根真菌的人工驯化、蘑菇等的丰产栽培建立合理的磷营养结构,为进一步了解菌根真菌的磷转运和利用机理提供理论依据。主要结论如下:1.8种大型真菌,以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae S288C6）的磷酸盐转运蛋白PHO84（NP013583.1）的蛋白系列作为query,在NCBI数据库里共比对出19个PHO84序列,其中双色蜡蘑中有5个,双孢蘑菇和云芝各为4个,裂褶菌2个,美味牛肝菌、光滑环锈伞、黑孢块菌和浅黄根须腹菌分别为1。2.19个PHO84基因平均长度在1786bp左右;其中,双色蜡蘑中有4个基因,分别是Lb PHO84-2、Lb PHO84-3、Lb PHO84-4、Lb PHO84-5,双孢蘑菇中有3个基因,分别是Ab PHO84-2、Ab PHO84-3、Ab PHO84-4和光滑环锈伞中的1个基因Pn PHO84,它们的GC含量低于AT含量,与酿酒酵母PHO84基因相似,理化性质相近。3.对19个PHO84蛋白的氨基酸残基种类、数量、分子质量、原子数量等理化性质进行了分析,结果表明云芝Tv PHO84-4中非极性脂肪族氨基酸（丙氨酸）占比最高（12.14%）,云芝Tv PHO84-1中极性中性氨基酸（半胱氨酸）占比最低（0.54%）;云芝Tv PHO84-2的氨基酸残基数量最多,分子质量及原子数量分别为68723.23u,9700个;19个蛋白均为疏水性蛋白,半衰期均为30 h,且碱性蛋白居多,理论等电点为7.969.20。4.19个PHO84蛋白的磷酸化位点主要集中在丝氨酸残基上,其次是苏氨酸及酪氨酸残基,且主要分布在蛋白质多肽链一级结构的两端。5.19个PHO84均不含有信号肽;亚细胞定位分析表明,其均定位于细胞膜上。6.19个PHO84蛋白质二级结构分析表明,α-螺旋约占40%,其次是无规卷曲（26%）及直连延伸（24%）,其余为β-转角（约10%）。7.19个PHO84蛋白含有912个跨膜结构域,其保守结构域基本相似。8.同义密码子及其使用参数、参数相关性分析表明,19个PHO84基因,其GC平均含量为53.7%,说明同义密码子偏向于使用鸟嘌呤和胞嘧啶两种核苷酸;有效密码子数（ENC）较高（平均值为50.8）,其对应的内源基因表达量较低;密码子适应指数（CAI）为0.1260.326,说明基因对密码子的偏好性比较弱;GC含量与ENC、CAI等有显著或极显著相关性,GC3s（密码子第3位上的GC含量）与ENC、CAI等有负显著相关性,说明鸟嘌呤显著影响了基因的表达水平,从而影响了同义密码子的偏好性。9.以密码子相对使用度（RSCU）及氨基酸序列构建的两种系统发育树有较大差距,但云芝种内、双孢蘑菇及双色蜡蘑的种内及种间,都能在相近的距离完成首次聚类,与传统分类有一定程度吻合;由于基因与蛋白为上下游关系,更为完善的聚类方法有待今后结合转录组、蛋白组等研究,进行进一步验证。