玉米PEX11基因家族的生物信息学分析(2)

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过氧化物酶体的形成、增殖和生物学功能的发挥需要多种由PEX基因编码的过氧化物酶生成蛋白(Peroxins)的参与[6]。目前已经鉴定出在酵母细胞中有超过32种PEX基因，哺乳动物中有20种，而植物细胞中有约23种PEX基因[7]。其中PEX11是目前发现成员最多的PEX基因家族。虽然这一蛋白的发现时间已经超过10年，但对于PEX11如何调控过氧化物酶体的增殖仍然知之甚少。Li[8]等发现人类主要有3个PEX11的亚型，其中HsPEX11β为组成型表达并对胚胎存活具有重要作用，HsPEX11α受代谢信号诱导，而HsPEX11γ的具体功能还不明确。高等植物PEX11的功能还少有报道。Nayidu等[7]在水稻中发现5个PEX11基因OsPEX11-1~OsPEX11-5。其中，OsPEX11-1和OsPEX11-4起源于片段复制事件，OsPEX11-2和OsPEX11-3起源于串联重复事件。基因表达分析表明，水稻PEX11具有不同的表达模式：OsPEX11-1和OsPEX11-4主要在叶片中表达，OsPEX11-2仅在萌发中的种子中表达，OsPEX11-3主要在胚乳和萌发种子中表达，而OsPEX11-5在检查的所有组织中都有表达。此外，除OsPEX11-2之外，所有基因均参与脱落酸（ABA）、过氧化氢（H2O2）、高盐、低氮等非生物胁迫响应。

玉米（Zea mays）属禾本科玉蜀黍，是目前我国第一大粮食作物，同时也是重要的工业原料来源。目前，PEX11基因在真菌、水稻等物种和人类中的研究较多，而在玉米中的成员和功能还不明确。本研究采用生物信息学方法对玉米中的PEX11基因进行系统鉴定，并分析其进化关系与表达模式等，旨在为玉米PEX11功能的进一步研究奠定基础。

2 材料与方法

2。1 玉米PEX11基因的系统鉴定

利用PEX11结构域一致性序列在玉米遗传学和基因组数据库（MaizeGDB, http://www。maizegdb。org）中比对搜索，鉴定玉米基因组中PEX11基因，E值设置为≤10-5。将候选序列在SMART数据库中（SMART。http://smart。embl-heidelberg。de/smart/set_mode。cgi?NORMAL=1）检索，验证是否含有PEX11结构域，若含有，则认为其属于PEX11家族。利用ProtParam工具（http://web。expasy。org/protparam。html）预测蛋白质分子量、等电点，采用Wolf Psort工具（http://www。genscript。com/wolf-psort。html）进行亚细胞定位分析。

2。2 染色体分布和基因复制分析

根据玉米PEX11基因座位信息，利用Mapchart软件绘制染色体分布图。通过检索植物基因组复制数据库（PGDD, http://chibba。agtec。uga。edu/duplication/index/locus）查找玉米PEX11片段复制事件。串联重复事件的标准设置为：两个基因间隔不超过5个基因。

2。3 多序对比和系统发育分析

利用ClustalW软件对玉米PEX11序列进行多序列对比，利用MEGA 5。1软件邻接法（Neighbor—Joining method）构建系统发育树。Bootstrap重抽样进行1000次。

2。4 基因表达模式分析来`自^751论*文-网www.751com.cn

利用玉米PEX11座位号在PLEXdb数据库（http://www。plexdb。org/plex。php?database=Corn）中检索，获取ZmPEX11的芯片表达数据。采用clustalx 3。0软件average linkage方法聚类，绘制基因表达热图。

3 结果与分析

3。1 玉米中的PEX11基因

通过在MaizeGDB中比对搜索，共鉴定出玉米基因组中5个PEX11基因。根据基因分布在染色体中的位置，系统命名为ZmPEX11-1~ZmPEX11-5（表1）。ZmPEX11基因外显子数从1~7个不等，其中ZmPEX11-2、ZmPEX11-3以及ZmPEX11-5的外显子数为1，说明这3个PEX11基因可能起源于逆转录转座事件。蛋白质氨基酸数较为接近，从211到307不等。转录方向分析表明，3个基因为正向转录，2个为反向转录。蛋白质等电点分析显示，所有ZmPEX11蛋白均为碱性蛋白。亚细胞定位预测表明，ZmPEX11-1和ZmPEX11-4分布在质膜上，ZmPEX11-2分布在叶绿体内，ZmPEX11-5分布在线粒体内，而ZmPEX11-3可能分布在质膜或叶绿体内。