CC BY
0
ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ ГЕНОВ СЕМЕЙСТВА ФОСФАТИДИЛЭТАНОЛАМИНСВЯЗЫВАЮЩИХ БЕЛКОВ (PEBP) В ЯБЛОНЕ
Е.С. Лушникова, студент
Волгоградский государственный университет
(Россия, г. Волгоград)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-11-2-23-25
Аннотация. Фосфатидилэтаноламинсвязывающий белок (PEBP) играет важную роль в развитии растений, контролирует переход к цветению и вегетативный рост растений, такой как выработка флоригена, реакция на свет и абиотические стрессоры. Исследования в этой области могут привести к развитию селекции в направлении регулирования времени цветения яблони для повышения урожайности. В данном исследовании были идентифицированы гены семейства PEBP в семи хромосомах яблони, а также был проведён анализ PEBP на предмет их белковых свойств.
Ключевые слова: семейство генов PEBP, яблоня, хромосомное расположение, консервативный мотив.
Фосфатидилэтаноламинсвязывающий белок (PEBP) представляет собой уникальный тип фосфор-консервативного белка в домене ацилэтаноламинсвязывающих белков, широко присутствующий у многих животных и растительных организмов. У высших растений фосфатидилэтаноламинсвязывающий белок контролирует переход к цветению и вегетативный рост, например, отвечает за такие функции как выработка флоригена, реакция на свет и абиотические стрессоры, которые могут проявляться в виде засухи, холода и теплового шока [1, 2].
Растительный PEBP-белок в основном состоит из трех групп: MFT-подобных (материнских FT и TFL1-подобных), FT-подобных (Т-подобный локус цветения) и TFL1-подобных. Все гены семейства PEBP имеют единый высококонсервативный домен PEBP, на долю которого приходится 80% кодирующей области последовательности гена. Гены семейства PEBP тесно связаны с гормонами цветения, особенно с FT-подобным белком. Регулируемый фотопериодом механизм экспрессии генов PEBP различен у разных видов растений, поэтому изучение регуляции их экспрессии имеет не только теоретическое значение, но и определенные потенциальные перспективы применения в селекции растений. Скорость и начало стадий цветения и зрелости являются одними из важнейших показателями признаков растений для селекционеров [1].
Яблоня является важным сельскохозяйственным растением, и изучение механизма ее цветения имеет большое значение для улучшения качества и урожайности вида. На основе биоинформатических методов анализа данных транскриптомного секвенирования было идентифицировано семейство генов PEBP в яблоне. Дальнейшее понимание состава членов семейства генов PEBP яблони и механизмов регуляции их цветения важно для усиления будущих исследовательских программ в этой культуре.
Материалы и методы
Профиль HMM домена PBP ^01161) был получен из базы данных InterPro (сентябрь 2024 г.) [3]. Поиск содержащих домен PBP последовательностей в протеоме яблони производился с помощью HMMER (http://hmmer.org/). Физико-химические свойства белков определялись в ProtParam. Нук-леотидные последовательности генов гомологов были получены с помощью поиска TBLASTN с использованием белков PEBP с идентичностью последовательности >75% и значением E<1E-5. Для картирования генов-кандидатов был использован онлайн сервис MG2C [4].
Результаты и обсуждение
С помощью HMMER было найдено 9 уникальных белков семейства PEBP в протеоме яблони. У обнаруженных последовательностях белков были проанализированы физические и химические свойства, включая длину, молекулярную массу, изоэлектрическую точ-
ку, индекс нестабильности и среднее значение гидропатичности (GRAVY), полученные данные представлены в таблице. Белки PEBP яблони имели длину от 86 до 234 аминокислот (аа), молекулярная масса варьировалась от 9,48 до 26,00 кДа. Анализ нестабильности показал, что три из девяти белков PEBP яблони
стабильны (индекс нестабильности менее 40). Значения GRAVY показали, что все белки PEBP являются гидрофильными (с отрицательными значениями). Кроме того, субклеточная локализация белка показала, что все представители PEBP расположены в цитоплазме.
Таблица. Параметры белков семейства PEBP яблони
Protein ID Length Molecular weight (kD) PI value Instability index GRAVY localization Subcellular
A0A498JZZ1 MD 234 25.97 8.58 40.96 -0.512 Цитоплазма
B2NIE0 MD 174 19.65 9.36 35.35 -0.283 Цитоплазма
Q76M79 MD 172 19.31 8.82 43.87 -0.253 Цитоплазма
Q5KTD3 MD 172 19.24 8.54 54.53 -0.153 Цитоплазма
A0A498JHI9 MD 174 19.69 8.85 39.04 -0.232 Цитоплазма
U3RPC5 MD 173 19.49 8.86 29.28 -0.429 Цитоплазма
B9VJ16 MD 174 19.60 7.74 41.88 -0.372 Цитоплазма
Q75QW8 MD 174 19.53 6.73 43.39 -0.333 Цитоплазма
A0A498JRW4 MD 233 26.00 8.69 46.58 -0.032 Цитоплазма
A0A498JSU4 MD 86 9.48 6.89 67.91 -0.376 Цитоплазма
Рисунок. Хромосомное расположение генов, кодирующих семейство белков PEBP
На рисунке изображено расположение ге- дцати хромосом яблони было обнаружено нов, кодирующих исследуемые белки, в хро- расположение исследуемых генов, а именно в мосомах яблони, которые были предсказаны с первой, третьей, четвёртой, шестой, седьмой, помощью BLAST анализа. В семи из семна- двенадцатой и четырнадцатой хромосомах.
Библиографический список
1. Identification and Analysis of Phosphatidyl Ethanolamine Binding Protein (PEBP) Family Gene in Alfalfa / W. Fan, M. Zhang, W. Ma [et al.] // Legume Research: An International Journal. - 2024. -№ 7.
2. Genome-wide identification and expression profiling of the bZIP gene family in Betula platyphyl-la and the functional characterization of BpChr04G00610 under low-temperature stress / W. Dong, Q. Xie, Z. Liu [et al.] // Plant Physiology and Biochemistry. - 2023. - Т. 198. - С. 107676.
3. InterPro in 2022 / T. Paysan-Lafosse, M. Blum, S. Chuguransky [et al.] // Nucleic acids research. - 2023. - Т. 51, № D1. - С. D418-D427.
4. MG2C: A user-friendly online tool for drawing genetic maps / J. Chao, Z. Li, Y. Sun [et al.] // Molecular horticulture. - 2021. - Т. 1. - С. 1-4.
IDENTIFICATION AND ANALYSIS OF PHOSPHATIDYL ETHANOLAMINE BINDING
PROTEIN (PEBP) FAMILY GENE IN APPLE
E.S. Lushnikova, Student Volgograd State University (Russia, Volgograd)
Abstract. Phosphatidyl ethanolamine binding protein (PEBP) plays an important role in plant development, controlling the transition to flowering and vegetative growth of plants such as florigen production, response to light and abiotic stressors. Research in this area may lead to the development of breeding towards regulation of flowering time in apple trees to increase yield. In this study, PEBP family genes in seven chromosomes of apple trees were identified and PEBPs were analyzed for their protein properties.
Keywords: PEBP gene family, apple tree, chromosomal location, conserved motif.
