PIGR与MYB基因家族的生物信息学研究

论文摘要

分泌性免疫球蛋白SIgA是人和动物消化道、呼吸道和泌尿生殖道粘膜表面的主要保护屏障，是抵御外界病毒、细菌入侵的第一道防线。分泌性免疫球蛋白的形成依赖于上皮细胞表面多聚免疫球蛋白受体介导的转胞吞作用。pIgA在上皮细胞的基底膜与细胞表面的PIGR结合后，细胞发生内吞，将pIgA摄入细胞内，转运到细胞的顶膜后，PIGR胞外配体结合区即分泌片段被切下，与pIgA形成分泌性IgA（SIgA）释放到粘液中。SC不仅具有非特异性抗菌作用，同时还具有保护pIgA免受蛋白酶降解的功能。多聚免疫球蛋白受体不仅在上皮细胞对免疫球蛋白的转运过程中起着关键作用，同时也是粘膜免疫中的关键分子。MYB基因家族是一类重要的转录因子家族，广泛分布在动物、植物、真菌和原生生物中。每一个MYB保守区都是由51或52个氨基酸组成，可以形成螺旋-螺旋-转角-螺旋结构，后两个螺旋在与DNA的结合中发挥重要的功能。根据MYB保守区重复的不同，将MYB分为四类1R-MYB/MYB-related、R2R3-MYB、R1R2R3-MYB、4R-MYB。在植物中R2R3-MYB是最大的一类转录因子，参与了植物发育和代谢的网络调节、对生物和非生物胁迫的反应、花对称性发育等生命过程。本文中我们利用生物信息学的方法对PIGR进行了比较分析。全序列的比较分析及三级结构的预测都证明了PIGR的进化同物种的进化保持着一致性。对PIGR各功能区分别进行比较时，我们发现，IG样区的进化存在着其他的形成机制。我们的结果显示，高等生物IG样区的D3/D4,D4/D5可能来自于硬骨鱼的D1，而D1、D2、D3则可能来自于硬骨鱼的D2。在硬骨鱼、两栖类、鸟类、哺乳类的水解位点、分选信号、内吞信号及转移信号的比较中，我们发现硬骨鱼类却少了对应的位点，从而暗示在硬骨鱼中PIGR功能的发挥存在着其独特的调节机制。我们利用生物信息学的方法对MYB基因家族进行了分析。我们得到了四个物种MYB基因家族的成员（拟南芥中有192个基因，大豆中含有514个基因，截叶苜蓿中含有173个基因，百脉根中含有183个基因），并对大豆中的MYB基因家族进行命名。对四个物种进行比较，我们得到了各物种特有MYB基因，也得到了有些基因在进化过程中发生了加倍，有些基因发生了丢失。MYB基因家族在基因结构上存在着较大的变化，内含子的数目由0增加到22个，其在染色体上的分布有集中的趋势；与之前报道的两个MYB结构域间隔为56个氨基酸所不同的是，我们在四个物种中均找到间隔大约为一个结构域的序列。这些差异可能与物种发挥功能相适应。在比较过程中，我们得到了不同物种中特异存在的一些基因，这些基因可能会用来解释一些物种相关表型差异产生的机制。PIGR与MYB基因家族在不同的物种中均发挥着重要的作用，对PIGR的分析，有助于我们更深入的理解粘膜免疫，为进一步对硬骨鱼PIGR的分析提供一些依据。对MYB基因家族的分析，为不同物种间基因家族的研究提供一些方法，为进一步对MYB基因家族功能的研究提供帮助。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1 PIGR 研究进展
• 1.1 PIGR 的结构
• 1.2 PIGR 的转运功能
• 1.3 PIGR 的免疫功能
• 1.4 PIGR 的表达调控
• 2 MYB 研究进展
• 2.1 MYB 结构与分类
• 2.2 MYB 的功能
• 2.3 MYB 的表达调控
• 2.4 MYB 的进化
• 第二章 PIGR 的生物信息学研究
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 序列整理
• 2.2 系统发育树的构建
• 2.3 结构分析
• 3 结果
• 3.1 PIGR 数据整理及系统发育树的构建
• 3.2 PIGR 结构分析
• 3.2.1 PIGR 中 IG 样区分析
• 3.2.2 胞内区结构分析
• 3.2.3 水解区域分析
• 3.2.4 跨膜保守区分析
• 3.2.5 PIGR 三级结构比较分析
• 4 讨论
• 第三章 MYB 基因家族的生物信息学研究
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 序列整理
• 2.2 系统发育树的构建
• 2.3 基因结构及染色体分布
• 2.4 大豆表达谱的分析
• 3 结果
• 3.1 拟南芥、大豆、截叶苜蓿、百脉根 MYB 基因家族数据的整理
• 3.2 拟南芥、大豆、截叶苜蓿物种 MYB 基因家族分组及染色体分布
• 3.3 拟南芥、大豆、截叶苜蓿、百脉根 MYB 保守区结构分析
• 3.4 拟南芥、大豆、截叶苜蓿、百脉根 MYB 基因家族系统进化分析
• 3.5 拟南芥、大豆、截叶苜蓿、百脉根特异 MYB 基因
• 3.6 拟南芥、大豆 MYB 表达谱差异
• 4 讨论
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的文章