摘要：液泡转化酶（Vacuolarinvertase）是植物转化酶的一种，又称作可溶性酸性转化酶,存在于液泡之中。本文从美国生物数据库NCBI中检索了6种植物的液泡转化酶序列，菜豆（PhaseolusvulgarisAAB68679.1）、大麦（HordeumvulgareCAF22241.1）、高粱（SorghumbicolorAIU48037.1）、荔枝（LitchichinensisAFP23357.1）、砂梨（Pyruspyrifoliavar.cultaBAF35859.1）、香瓜（CucumismeloABX55832.1），并下载其蛋白质序列。利用生物信息学工具，对这些序列进行了理化性质分析、跨膜结构域预测、亚细胞定位分析、信号肽分析、磷酸化分析、同源性比对及进化树分析、蛋白质二级结构分析并预测、紊乱区及球形区预测、蛋白质三级结构的同源建模等，最终成功预测到了液泡转化酶的三级结构。通过分析可知六种植物根据在进化上具有相似性大致可分为三类；蛋白质的二级结构则是由无规则卷曲及延伸链构成主体成分。这些信息将为进一步研究有关液泡转化酶基因调控蔗糖代谢途径机理提供参考。

关键词：液泡转化酶；植物；生物信息学分析；高粱

Bioinformatics analyzes of plant vacuolar invertase gene

Abstract: Vacuolar invertase is a kind of plant invertase, also known as soluble acid invertase in vacuolar. In this paper, we search and download 6 kinds of plant vacuolar invertase sequence, Phaseolus vulgaris (AAB68679.1), Hordeum vulgare (CAF22241.1), Sorghum bicolor (AIU48037.1), Litchi chinensis (AFP23357.1), Pyrus pyrifolia var. Culta (BAF35859.1) and Cucumis melo (ABX55832.1) from the NCBI protein database. The protein characteristics was analyzed using bioinformatics, including the physical and chemical properties of these sequences, the structure of the transmembrane domain, the Subcellular localization analysis, signal peptide, phosphorylation, homology ratio and the construction of the evolutionary tree, protein secondary structure analysis and prediction, disorder and spherical prediction and the tertiary structure of protein homology modeling, etc. Finally successfully predicted the vacuolar invertase tertiary structure. The results showed that there were three categories through the analysis of six plants according to the evolutionary; Protein secondary structure is formed by random curl and extending chain body composition. These informations will be provide the reference for the further research about the vacuole invertase gene regulation mechanism in sucrose metabolic pathways.

Keywords: Vacuolar invertase; Plant; Bioinformatics analysis; Sorghum bicolor

目录

摘要 1

引言 2

1材料和方法 2

1.1材料来源 2

1.2生物信息学分析方法及软件 5

2生物信息学分析 5

2.1基本理化性质分析 5

2.2液泡转化酶的跨膜结构域预测 6

2.3液泡转化酶的信号肽分析 9

2.4液泡转化酶的亚细胞定位 9

2.5液泡转化酶的磷酸化分析 10

2.6液泡转化酶蛋白序列的同源性比对与进化树的构建 10

2.7蛋白质的二级结构预测 12

2.8蛋白紊乱区、球形区预测 13

2.9蛋白质三级结构的预测与分析 15

3结论与讨论 16

参考文献 17

致谢 18

植物液泡转化酶基因的生物信息学分析

引言

液泡转化酶（Vacuolarinvertase）是一种植物转化酶，在植物的蔗糖代谢过程中发挥着十分重要的作用。根据不同的分类标准可将转化酶分为不同的类型[1]。依据发生催化反应时所处的位置不同，可将其分为细胞质型、细胞壁型以及液泡型转化酶。又因为其最适pH值的差异，可将其分为中性转化酶、碱性转化酶以及酸性转化酶三种类型。而细胞壁型和液泡型转化酶的最适pH为4.5-5.0，因而也称作酸性转化酶。还可根据溶解度的不同分为可溶性和不可溶性，而本文所要讨论的液泡转化酶即是可溶性酸性转化酶。根据研究显示，液泡转化酶是由细胞壁转化酶进化而来的，都是由同类基因家族所编码的，所以它们的酶学特性较为类似。液泡转化酶不但能够在催化蔗糖反应中将其水解为己糖和果糖，还能够调节植物细胞的扩展以及贮藏器官中碳水化合物的组成。目前有关液泡转化酶基因的研究已经取得一定进展，在众多植物中均已分离得到该基因，如在苹果、马铃薯、水稻、绿豆、甘蔗、拟南芥、葡萄、甜瓜、高粱、辣椒、枸杞、番茄、梨[2]等植物中都已分离得到了编码液泡转化酶基因的cDNA或DNA序列[3]。今后有关液泡转化酶的研究也会不断加强，研究层次也会逐渐加深，这将使我们更为全面和深入的认识该酶的功能。