细胞程序性死亡对于梨石细胞形成具有重要的生物学意义。Metacaspase蛋白酶是植物细胞中的类Caspase蛋白酶，在植物细胞程序性死亡中起到类似Caspase的关键调控作用。本研究通过梨全基因组数据库，利用生物信息学方法对梨12条Metacaspase基因家族进行了蛋白序列的系统分析和染色体定位分析，以及氨基酸的组成、理化性质和二级结构分析，此外还分析了梨与拟南芥之间的基因家族联系，最后通过半定量RT-PCR进行了基因的表达分析。结果显示12条蛋白序列分成了两个类型，基因组定位在7条染色体上，比拟南芥更为分散。蛋白质二级结构分析发现氨基酸序列以无规则卷曲为主要组成部分。基因表达显示在果肉和根中的表达量最高。本文的研究结果对梨Metacaspase基因家族的进一步功能分析提供了重要基础。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1 实验材料 2
1.2 软件和网络资源3
1.3 Metacaspase基因家族序列收集和分析3
1.4 Metacaspase基因家族蛋白结构和理化性质分析4
1.5 Metacaspase基因家族系统发育分析4
1.6 Metacaspase基因家族染色体定位分析4
1.7 Metacaspase 基因家族半定量RTPCR检测4
2 结果与分析5
2.1 Metacaspase基因家族的序列收集和理化性质分析5
2.2 Metacaspase 蛋白序列的二级结构分析5
2.3 Metacaspase 蛋白序列的MEME和CDS分析 6
2.4 Metacaspase 基因家族的系统发育分析7
2.5 Metacaspase 基因的染色体定位分析9
2.6 Metacaspase 基因在砀山酥梨不同部位的表达 10
3 讨论11
4 结论12
致谢12
参考文献13
图 1 Metacaspase 基因MEME分析7 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072￥ 

图 2 Metacaspase基因CDS分析7
图 3 梨Metacaspase氨基酸的序列比对结果8
图 4 Metacaspase基因家族的系统发育分析9
图5 梨Metacaspase基因在不同部位的表达分析11
表 1 Metacaspase基因家族4
表2 半定量RTPCR引物5
表 3 Metacaspase基因理化性质分析5
表 4 Metacaspase蛋白质二级结构分析6
表 5 Metacaspase 基因的染色体定位分析10
表 6 Metacaspase 基因的亚细胞结构定位预测10梨Metacaspase基因家族的生物信息学分析
引言
梨是一种蔷薇科植物，在世界市场上属于具有重要经济意义的温带水果。随着全球经济水平的发展和生活水平的提高，对梨新品种选育的重点正在从传统的产量需求转向水果的品质需求，特别是风味。梨的这种独特的风味是遗传和生化水平高度复杂地结合所产生的，它跟很多因素有关，其中石细胞是关键的因素之一[1]。石细胞是一种厚壁组织细胞，因为薄壁组织细胞在其初生壁上积累的木质素而生成了次生壁,由于具有硬化的薄壁，所以称为石细胞，其很少在其它水果的果肉组织中分布，而在梨果肉组织中多有分布。石细胞团发育从近果心处的薄壁细胞先发生，然后再逐渐向外发展，此外已经分化的石细胞也能诱导附近的薄壁细胞分化成石细胞，形成石细胞团，而石细胞团的直径若超过了250微米则会影响口感[2]。细胞程序性死亡（PCD）已被定义为遗传控制细胞消除过程，并在压力条件下的发育过程中观察到所有真核生物有此现象，而且它对发育生物学和组织持续再生非常重要，同时也参与形成了梨的石细胞团。依据形态学特征，可以将多细胞动物的细胞程序性死亡分为三类，分别是细胞凋亡、自噬、非溶酶体性细胞程序性死亡，而在植物中分为两种类型，分别是细胞液泡死亡和坏死。在植物中，细胞程序性死亡在木质部的形成、胚胎悬吊器变性和谷物糊粉层的细胞形成中起到关键的作用，同时在组织和器官老化过程中的各种生物和非生物因素等压力因素作用下也产生反应。石细胞通常分布在植物的根、茎、叶、花、花粉、果实和种子之中，此外，有些植物的韧皮部和木质部维管束的周围、皮层或髓的薄壁组织中也多有石细胞[3]。
在动物细胞中, 细胞程序性死亡的发生绝大多数情况下与Caspase（Cysdependent Aspspecific peptidases，天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白水解酶）有关，Caspase是半胱氨酸蛋白酶家族中的一类，在哺乳动物或昆虫等动物细胞程序性死亡的调控中起到关键作用，也是动物细胞程序性死亡过程中的关键调控因子，对天冬氨酸具有底物专一性[4]。尽管通过完整的基因组可用性拟南芥序列进行比对，Caspase蛋白酶在植物中尚未被鉴定出，然而，在对正在凋亡的植物细胞出现酶的活性增加现象的研究中，已经观察到使用了合成的Caspase底物，并且使用Caspase抑制剂可以抑制该过程，比较真核生物体基因组序列已经允许识别植物序列中的类Caspase蛋白酶，Metacapsase就是被识别出来的三个基因家族之一[5]。目前鉴定出的植物体中的Metacaspase蛋白酶为半胱氨酸蛋白酶(cysteinedependent proteases)，这是一种类Caspase蛋白酶(caspaseslike)。近期的研究证明，Metacaspase9，就像动物Caspase蛋白酶一样，容易受到serpin1的抑制作用，允许接受这些属于类Caspase蛋白酶，因此可以说Metacaspase蛋白酶是Caspase蛋白酶在植物体中的一类相似物[6]。

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