ZmCOL3基因编码蛋白结构及功能的生物信息学分析

摘要

[目的] 分析ZmCOL3基因编码蛋白的结构及功能,预测ZmCOL3基因可能具备的功能,为该基因在玉米开花调控及其他功能的研究提供思路.[方法] 通过生物信息学的方法对ZmCOL3基因编码蛋白质的理化性质、保守结构域、二级结构、三级结构、信号肽、跨膜结构域、亚细胞定位及启动子顺式作用元件进行了预测,并对该基因在玉米不同组织的表达量进行了分析.[结果] ZmCOL3基因所编码的蛋白包含335个氨基酸,相对分子质量为35.39 kD,理论等电点为5.04,属于酸性蛋白,具有亲水性和不稳定性,含有1个CCT结构域和1个B-box结构域,没有信号肽和跨膜结构域,主要定位在细胞核中,其二级结构主要是由无规则卷曲组成,其次是α螺旋,还含有少量的延伸链和β转角,同源建模相似度为64.15％,该基因的启动子不仅含有TATA-box、CAAT-box启动子基本的顺式作用元件,还含有Sp1等光响应作用元件,以及脱落酸、茉莉酸甲酯等激素响应元件.在玉米的种子、初生根、节间、叶、雌穗和雄穗等6个部位中,叶片中ZmCOL3基因的表达量最高,其次是雄穗,在种子中该基因表达量最低,总体上看ZmCOL3基因在叶片中的表达量显著高于其他部位.[结论] ZmCOL3蛋白是一个亲水、不稳定的酸性蛋白,其含有CCT结构域和B-box结构域,符合CCT基因家族中COL亚家族的结构特征,属于该家族成员,可能参与生物钟的调控来影响玉米开花.启动子顺式作用元件分析发现ZmCOL3基因的启动子包含光响应及各种激素响应元件,推断该基因可能受到光周期调控和激素等非生物胁迫调控,暗示其可在多重反应调控网络中发挥作用.