毕业论文答辩PPT.ppt

.,1,毕业设计论文答辩,.,.,2,题目：植物BADH基因的生物信息学分析院系：生命科学与工程学院专业：生物信息学指导教师：学生姓名：学号：,.,3,课题背景,植物在受到干旱、低温、盐分等非生物胁迫下往往会合成和积累甜菜碱等一类平衡渗透物质,来调节细胞的渗透势,以减轻逆境胁迫对植物的伤害。甘氨酸甜菜碱是以胆碱为底物经两步酶促反应合成,即:胆碱甜菜碱醛甘氨酸甜菜碱。在高等植物中,催化第一步反应是胆碱单加氧酶(CMO),催化第二步反应是甜菜碱醛脱氢酶(BADH),BADH是关键酶。本文主要利用多种生物信息学软件，分析BADH基因编码蛋白质的分子量、等电点与高级结构等性质，为深入开展甜菜碱醛脱氢酶的酶学特性和甘氨酸甜菜碱生物合成的分子机理研究提供了参考依据。,.,4,生物信息学分析,氨基酸序列的组成成分以及生化特性分析氨基酸序列比对分析BADH蛋白家族系统进化树的构建跨膜结构域的预测和分析疏水性/亲水性的预测和分析蛋白质二级结构预测分析功能结构域的预测和分析,.,5,氨基酸组成成分以及生化特性分析,种植物蛋白理论等电点均低于7，说明BADH呈酸性。分析显示植物甜菜碱醛脱氢酶蛋白富含丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、亮氨酸。除了高粱BADH15属于不稳定蛋白，其余植物的BADH蛋白均为稳定蛋白。藜科氨基酸残基数目在500左右，禾本科424-505不等。,.,6,氨基酸序列比对,对分别来源于11个不同物种的12条BADH氨基酸序列进行完全比对，结果表明，以上物种氨基酸序列均含有醛脱氢酶高度保守的十肽以及与酶功能有关的半胱氨酸(C)残基(高粱BADH1除外)。保守十肽序列多为VTLELGGKSP，但大麦、高山离子芥和高粱(BADH15)中的十肽序列为VSLELGGKSP，即第2位的苏氨酸被丝氨酸替代。,三角叶滨藜山菠菜菠菜辽宁碱蓬甜菜千穗谷向日葵高山离子芥高粱BADH15玉米大麦高粱,.,7,氨基酸序列比对（续）,在已报道的BADH氨基酸序列中，存在两种有关该酶蛋白定位的信号肽。一种是存在于山菠菜、甜菜、菠菜等植物中的N-端信号肽，其氨基酸序列为QLFIDGE，被认为是定位于叶绿体的信号。另一种是存在于玉米、高粱、向日葵、大麦中的C-端信号肽，氨基酸序列为SKL，是定位于过氧化物酶体中的信号。,山菠菜菠菜甜菜辽宁碱蓬千穗谷高山离子芥向日葵玉米,玉米向日葵大麦高粱,.,8,跨膜结构域的预测和分析,甜菜BADH整条链都在细胞膜外，说明其不具有跨膜结构域；对菠菜、辽宁碱蓬、三角叶滨藜、山菠菜BADH氨基酸序列的跨膜结构域进行分析，其结果与甜菜相似，这说明BADH基因可能不具有跨膜结构域，甜菜碱醛脱氢酶蛋白不属于膜蛋白。,.,9,BADH蛋白分子进化树的构建,11种植物的BADH被分为两大类，其中单子叶植物如禾本科的高粱、玉米聚成一类，双子叶植物聚成另一大类。在双子叶植物中，藜科植物甜菜、菠菜、三角叶滨藜等聚成同一个亚类，这说明他们亲缘关系很近；三角叶滨藜BADH和甜菜BADH尽管在同一个亚类中，但三角叶滨藜在最外侧，这表明他们的亲缘关系较远；同属十字花科的高山离子芥和向日葵的BADH聚成一个亚类，说明二者在进化上亲缘关系较近。,.,10,亲水性/疏水性分析,多肽链第180位半胱氨酸（Cys）有最高分值2.067，疏水性最强；第63位甘氨酸（Gly）有最低分值-2.589，亲水性最强。但总体来看，亲水区域大于疏水区域，因此整条多肽链表现为亲水性。对菠菜、山菠菜、三角叶滨藜、辽宁碱蓬BADH氨基酸序列的亲水/疏水性进行预测，其结果与甜菜的相似。因此认为BADH是亲水性蛋白。,.,11,二级结构域的预测与分析,在甜菜多肽链中螺旋占41.8%，转角占7.6%，33.4%的无规卷曲和17.2%的延伸链，可见螺旋是甜菜BADH多肽链中大量的结构元件，无规卷曲则散布于整个肽链中。在菠菜，山菠菜，三角叶滨藜的BADH二级结构中也有类似的情况。,.,12,功能域分析,用CCD在线工具分析甜菜、菠菜、山菠菜、三角叶滨藜BADH氨基酸序列的功能结构域，结果显示，这些植物中普遍存在着一个含有ALDHF10BADH的保守区域，表明植物BADH属于ALDH-SF超家族。,.,13,结论,氨基酸序列理化性质分析显示植物甜菜碱醛脱氢酶蛋白富含丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、亮氨酸；氨基酸序列多重比对表明，序列保守性较强；植物甜菜碱醛脱氢酶通常含有十个较为保守的氨基酸残基；分子系统演化分析结果显示同为藜科的几种植物在分子进化树上也归为一支；而禾科植物位于另一分支上，预测结果与分类学在进化树的高度一致性表明甜菜碱醛脱氢酶基因可作为生物遗传分化和分子进化研究中的重要依据；分析多种植物的甜菜碱醛脱氢酶氨基酸序列发现BADH在叶绿体、胞质及过氧化酶体中存在信号肽，因此BADH基因在植物中有多种定位；预测甜菜等植物的甜菜碱醛脱氢酶蛋白分子不存在跨膜区域；以甜菜为研究重点分析甜菜碱醛脱氢酶的疏水性，整个多肽链表现为亲水性，不含有膜结合区域；二级结构分析推测多肽链中最主要的原件是螺旋，其次是转角和无规卷曲；功能域分析发现包含一个ALDHF10BADH功能结构域，属于ALDH-SF超家族蛋白，行使将醛类物质氧化成羧酸的功能。研究表明，部分该家族基因的表达在高盐、干旱等环境中受到明显诱导，说明它们可能参与了激素介导的植物抗逆反应，而这正好与转BADH基因植物具有高抗逆性相吻合。,.,14,致谢,感谢XXX大学生命科学与工程学院四年来对我的教育和培养，感谢学院诸位老师给予我的指导和关心！本论文是在导师XXX的悉心指导下完成的。老师从一开始的论文