藻类热休克蛋白HSP90家族的蛋白结构及系统发育研究

1、    藻类热休克蛋白hsp90家族的蛋白结构及系统发育研究    于千 黄涛摘 要： 对genbank数据库中的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家族蛋白序列标识和保守基序进行了分析，并结合这些信息对这些蛋白进行了分子系统发育分析表明：藻类hsp90蛋白高度保守，家族内可以分为几个亚家族，亚家族内既有原核又有真核藻类hsp90蛋白序列。关键词： 藻类热休克蛋白；hsp90；系统发育q51 a 2236-1879（2017）12-0013-01大多数热休克蛋白的研究是以微生物、动物材料为主，关于植物

2、热休克蛋白反应的研究起步较晚，80年代初期才开始研究高等植物中的热休克蛋白1。hsp90蛋白存在于从低等的原核藻类到陆生高等的植物中，在高等植物中，有些hsp90在常温下即有较高的表达，有些需要热激诱导产生，此外，低温、光照和高盐胁迫亦能使其高表达2。因此，以hsp90蛋白作为贯穿原核藻类到真核藻类间的纽带，除了可以了解原核藻类与真核藻类hsp90家族间的进化关系，也能为进一步探索hsp90蛋白在藻类中的分子系统学的研究提供有价值的参考依据。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。共检索到33种藻类的336条hsp90蛋白提交记录。对这些蛋白序列下载到本地后

3、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。1.2 hsps蛋白序列结构分析：蛋白序列标识的绘制和分析在网站上完成；运用meme程序分析基因家族的氨基酸保守基序，程序在设置上选择做大的基序数为50，不同的基序数为15，其它均采用默认的参数；利用targetp和signalp工具进行信号肽和导肽预测。1.3 hsps蛋白系统发育关系分析：将得到的氨基酸序列， 用clustal_x软件进行比对， 并进行人工调整以避免缺刻（gap）对结果的影响. 系统发育关系的构建和距离计算使用mega3.1 软件包进行。2 结果与

4、讨论2.1 蛋白序列标识的绘制和motif分析：targetp进行导肽预测结果显示（表1），其中预测可靠性等级最高为一级（隐藻的hsp90可能性=0.947），但细胞内定位未显示；隐藻门的四个hsp90预测等级为3-4级，可能性平均在0.7左右，定位于线粒体中；定位于叶绿体的只有莱茵衣藻的hsp90（可能性=0.741），该导肽位于叶绿体的可能性较高。对hsp90基因家族的氨基酸序列做保守基序的分析，最短的序列有546個氨基酸殘基，最长的序列有906个氨基酸残基。发现基序1-15在hsp90蛋白家族的大多数的蛋白序列中都有，并且基序6、8、2、7和10只是在保守的hatpase_c结构域内，其

5、余基序都位于hsp90中。hsps的高度保守性说明他们在生物生命活动中具有重要的作用（图1）。2.2 利用signalp和targetp工具进行信号肽和导肽预测：热休克蛋白hsp90的信号肽剪切位点位于第第22 和 第23位氨基酸之间，即： vsa-mc之间，可能为信号肽的各个参数值为：（max.c=0.380；max.y=0.467；max.s=0.972），其成为信号肽的可能性非常高。通过查询该蛋白所在数据库信息发现，此蛋白序列恰好是一种内质网型蛋白，属于一种分泌型蛋白。2.3 蛋白序列分子系统发育分析：用邻接法构建了hsp90氨基酸序列的系统发育树，得到的无根树显示分为4个群，群1-4分

6、别包括蛋白个数为：15，14， 5和9。用邻接法构建的有根树也支持这一结果。我们推测所分析的43个hsp90蛋白序列可初步分为2-4个亚家族，并且亚家族之间对应的编码基因可能为旁系同源基因，即hsp90基因的复制先于物种的分离。对hsp90蛋白的基因序列分析提示，其在由原核向真核细胞进化过程中发生过基因复制事件，出现了细胞质型和内质网型两种hsp90蛋白，这与无根树中的分为不同的群是相符合的，但目前对hsp90家族的亚家族划分还不明确，因此，今后在考虑用hsp90蛋白序列对不同藻类进行分子系统学研究时，应该注意旁系同源基因的干扰，随着公共数据库中藻类hsp90蛋白序列的增多和藻类hsp90蛋白各个亚家族划分的明晰，hsp90将会更加成熟地应用与藻类分子系统学的研究。参考文献1 陈亚琼，肖调江，周浙昆（2006）.热激蛋白与生物环境适应及进化的关系.自然科学进展， 16（9）：1066-1073.2 isaacs js， xu w， neckers l （2003）. heat shock protein 90 as a molecular target for cancer therapeutics. cancer cell. 3（3）：213-217.科学导报·学术2017年12期科学导报