豌豆内膜蛋白编码基因PPF-1核酸和蛋白质序列分析
姓名_李国亮_ 学号_82101132220_ 组号_G08B__
王迈迈2013年_11月4日
1.研究背景和文献阅读
1)认真阅读Zhu et al. (1998)的论文，简述豌豆内膜蛋白编码基因（Pea Post-floral-specific
gene，PPF-1）的序列特征、表达特异性，以及可能的生物学功能。
PPF-1序列与其他序列相比显示，仅仅与被预测的枯草杆菌的SP3J基因有大量同源序列，该基因与营养生长有关，而其他相似的基因都在细菌的细胞膜蛋白上，来自细菌蛋白的五个潜在疏水区域在PPF-1序列里，起维持作用。一系列标记显示，PPF-1基因是在花芽开始后才开始表达，顶芽中很少，而在根、茎和成熟的叶子中没有发现表达。
在短日照条件下，当G2豌豆处在无限生长的状态时，PPF-1表达量处在比较高的水平。
在长日照条件下，当G2豌豆处在和基因型为sn hr野生型豌豆一样的衰老状态时，在任何生长状态下，
PPF-1的含量几乎很难检测。当用长日照处理过的G2豌豆再用GA3处理，只要豌豆不是处在生长末期（该期衰老已经不能逆转），就能刺激PPF-1的表达。
2)认真阅读Zhu et al. (1998)及其它相关论文，简述赤霉素（Gibberellin, GA）对植物生长
发育的调控作用。
促进麦芽糖的转化；促进营养生长生长：防止器官脱落和打破休眠等。
赤霉素最突出的作用是加速细胞的伸长（赤霉素可以提高植物体内生长素的含量，而生长素直接调节细胞的伸长），对细胞的分裂也有促进作用，它可以促进细胞的扩大。
在豌豆中，GA3能刺激PPF-1的表达。
在矮豌豆中，GA3能促进细胞壁转化酶活跃，能促进mRNA的延伸。
烟草维管束中的GA3能调节不定根的生长。
在拟南芥种子中，GA3有促进种子从休眠到发芽的转变过程。
2.数据库注释
1)检索UniProtKB序列数据库中豌豆内膜蛋白PPF-1的蛋白质序列，归纳总结该序列条
目的一般注释信息、序列注释信息、数据库交叉链接。
▶General annotation (Comments)
功能：在叶绿体类囊体膜上的贯穿蛋白，可能对抑制细胞衰老起作用。
亚细胞定位：质体>叶绿体类囊体膜>膜蛋白
组织特异性：在顶端芽中高表达，在叶中中表达，在根和茎中没有表达。
表达阶段：在花芽开始分化后开始表达。
感应现象：在GA3处理下，短日照比长日照的豌豆中更容易表达。
序列相似性：属于OXA1/ALB3/YidC (TC 2.A.9.2) family
▶Sequence annotation (Features)
分子进程：目前还不明确，1-？氨基酸为转运肽。
在区域中：拓扑域包括1-108,130-183,205-296,318-442。跨膜区为109-129, 184-204，297-317。
自然突变位点：107，D→G;127，V→G;150，L→P;250，L→P;326-327，QQ→HK。
▶Cross-references
Sequence databas：EMBL,GenBank，DDBJ.
2)利用注释信息中序列相似性和蛋白质家族注释信息，找出拟南芥中同源蛋白
ALB3_ARATH。
>sp|Q8LBP4|ALB3_ARATH Inner membrane protein ALBINO3, chloroplastic OS=Arabidopsis thaliana GN=ALB3 PE=1SV=2MARVLVSSPSSFFGSPLIKPSSSLRHSGVGGGGTAQFLPYRSNNNK
LFTTSTTVRFSLNEIPPFHGLDSSVDIGAIFTRAESLLYTIADAAVVGA DSVVTTDSSAVQKSGGWFGFISDAMELVLKILKDGLSAVHVPYAYGFAIILLTIIVKAATYPLTKQQVESTLAMQNLQPKIKAIQQRYAGNQERIQLETSRLY KQAGVNPLAGCLPTLATIPVWIGLYQALSNVANEGLFTEGFFWIPSLGGPTSIAARQSGSGISWLFPFVDGHPPLGWYDTVAYLVLPVLLIASQYVSMEIMK PPQTDDPAQKNTLLVFKFLPLMIGYFALSVPSGLSIYWLTNNVLSTAQQVYLRKLGGAKPNMDENASKIISAGRAKRSIAQPDDAGERFRQLKEQEKRSKKNK AVAKDTVELVEESQSESEEGSDDEEEEAREGALASSTTSKPLPEVGQRRSKRSKRKRTV初三辅导1对1
3)浏览该同源蛋白的注释信息、文献报道和数据库交叉链接，说明其功能、亚细胞定位、
组织特异性、互作蛋白、结构域特征、剪接变体、序列特征、基因结构、基因组定位、表达特异性等。
▶General annotation (Comments)
功能：在叶绿体类囊体膜上吸收光的贯穿蛋白质LHCB1, LHCB4.1 and LHCB5上，而在PsbX, PsbW and PsbY蛋白上不需要。
亚细胞结构：和CPFTSY、cpSRP形成一个复杂的同源二聚体结构。
亚细胞定位：质体>叶绿体类囊体膜>膜蛋白
组织特异性：主要在一些绿色组织中表达，如叶，花，茎中。
主要区域：所极端和cpSRP相互作用。
序列相似性：属于OXA1/ALB3/YidC (TC 2.A.9.2) family
▶Sequence annotation (Features)
分子进程：1-56氨基酸为转运肽；56-406氨基酸为主链。
在区域中：拓扑域包括57-130,152-205,227-232,254-278,300-317，39-462。跨膜区, 131-151, 206-226,133-253,279-299,318-338。在314-318五个氨基酸以及374-388十五个氨基酸和CAO/cpSRP43相互作用。
自然突变位点：选择序列340-348 TNNVLSTAQ → VSLSLKLLI；349-362等114个氨基酸在同种类型中丢失。在376-377和454-455等4个氨基酸突变，分别为KR→AA，KR→AA；序列冲突：75，A→S;202，G→S;229，V→L;388，R→T。
序列长度：462 AA.mold
序列状态：Complete.
序列成熟度：The displayed quence is further procesd into a mature form.
蛋白存在状态：Evidence at protein level
4)通过上述ALB3_ARATH序列中的数据库交叉链接AT2G28800，浏览该基因在拟南芥信
息资源系统（TAIR）中的注释信息，归纳总结其基因结构、可变剪接方式、突变体、文献资源等，并通过交叉链接e-FP Browr查看该基因的在不同组织中的表达，通过交叉链接Phytozome Plant Gene Families查看该基因在其它植物中的同源基因。
文献资源：The Arabidopsis Information Resource (TAIR)
3.序列相似性分析
1)利用WebLab中的点阵图程序Dottup、DotMatcher、DotPath对PPF1_PEA和
ALB3_ARATH蛋白质序列及其编码基因的编码区序列进行比对，分析比较比对结果，说明上述程序的实用范围。
Dottup：蛋白比对：编码区序列比对：
DotMatcher: 蛋白比对：编码区序列比对：
DotPath: 蛋白比对：编码区序列比对：
2)利用WebLab中的全局比对程序Needle和局部比对程序Water，对PPF1_PEA和ospirit
单人房
ALB3_ARATH蛋白质序列及其编码基因的编码区序列进行比对，分析比较比对结果，说明上述程序的实用范围。
Needle--（PPF1_PEA和ALB3_ARATH）-protein比对结果如下：
未完待续英文
Needle--（PPF1_PEA和ALB3_ARATH）-nuclear比对结果如下：
不过如此的意思Water--（PPF1_PEA和ALB3_ARATH）-protein比对结果如下：
Water--（PPF1_PEA和ALB3_ARATH）-nuclear比对结果如下：
4.读码框分析
1)提取Nucleotide中豌豆内膜蛋白编码基因PPF-1全长mRNA序列，用WebLab中PlotORF
程序分析其可能的读码框。
由上图所示：F3为可能的开放读码框。
2)用WebLab中ShowORF程序分析PPF-1全长mRNA序列读码框特征。
48-1380bp可能为开放阅读框
3)用WebLab中SixPack程序分析PPF-1全长mRNA序列读码框特征。
>_3_ORF1 Translation of in frame 3, ORF 1, threshold 1, 457aa QAFKPEASRTQTFSSMAKTLISSPSFLGTPLPSLHRTFSPNRTRLFTKVQFSFHQLPPIQSVSHSVDLSGIFARAEG LLYTLADATVAADAAASTDVAAQKNGGWFGFISDGMEFVLKVLKDGLSSVHVPYSYGFAIILLTVIVKAATLPLTK QQVESTLAMQNLQPKIKAIQERYAGNQERIQLETSRLYTQAGVNPLAGCLPTLATIPVWIGLYQALSNVANEGLL TEGFLWIPSLGGPTSIAARQSGSGISWLFPFVDGHPLLGWYDTAAYLVLPVLLIVSQYVSMEIMKPPQTNDPNQ KNTLLIFKFLPLMIGYFSLSVPSGLTIYWFTNNVLSTAQQVWLRKLGGAKPAVNENAGGIITAGQAKRSASKPEK GGERFRQLKEEEKKKKLIKALPVEEVQPLASASASNDGSDVENNKEQEVTEESNTSKVSQEVQSFSRERRSKRSK RKPVA
4)用WebLab中GetORF程序提取PPF-1全长mRNA序列中编码区核苷酸序列和所编码
的氨基酸序列。
可能的开放读码框
>_8 [3 - 1373]
QAFKPEASRTQTFSSMAKTLISSPSFLGTPLPSLHRTFSPNRTRLFTKVQFSFHQLPPIQSVSHSVDLSGIFAR AEGLLYTLADATVAADAAASTDVAAQKNGGWFGFISDGMEFVLKVLKDGLSSVHVPYSYGFAIILLTVIVK AATLPLTKQQVESTLAMQNLQPKIKAIQERYAGNQERIQLETSRLYTQAGVNPLAGCLPTLATIPVWIGLY QALSNVANEGLLTEGFLWIPSLGGPTSIAARQSGSGISWLFPFVDGHPLLGWYDTAAYLVLPVLLIVSQYVS MEIMKPPQTNDPNQKNTLLIFKFLPLMIGYFSLSVPSGLTIYWFTNNVLSTAQQVWLRKLGGAKPAVNEN AGGIITAGQAKRSASKPEKGGERFRQLKEEEKKKKLIKALPVEEVQPLASASASNDGSDVENNKEQEVTEE SNTSKVSQEVQSFSRERRSKRSKRKPVAagloat
5)比较上述读码框分析软件，说明其用途和特点。
PlotORF程序能粗略地找出开放读码框的位置及大小；ShowORF程序能精确到碱基位置，来找出可能的开放读码框；SixPack程序能把序列中所有的大大小小读码框全都找出来，数据多，不方便观察；G
etORF程序能根据设置所需开放读码框的大小，来进行检索。
5.核苷酸序列分析
1)利用WebLab中密码子统计程序，分析豌豆PPF-1和拟南芥中同源基因密码子使用特征。
2)利用WebLab中内切酶分析程序，分析豌豆PPF-1基因的酶切位点。
3)利用WebLab中引物设计程序，设计PPF-1基因mRNA序列的引物。
6.蛋白质序列分析
1)利用WebLab和ExPASy网站提供的氨基酸组成分析程序，统计PPF-1蛋白质20种不同
氨基酸的组成。
WebLab网站pepstats程序分析：ExPASy网站的程序分析：
2)利用WebLab和ExPASy网站提供的一级结构特征分析程序，分析PPF-1蛋白质不同区域
疏水和亲水、柔性和刚性、溶剂可及性、空间位阻、二级结构等序列特征。
3)利用WebLab中和ExPASy网站提供的跨膜螺旋预测程序，预测PPF-1蛋白质序列中可
能的跨膜螺旋，并比较预测结果的异同。
sarah butler4)利用WebLab中alpha-螺旋论显示程序，绘制PPF-1蛋白质序列中预测到的跨膜螺旋的
螺旋论，说明跨膜区的序列特征。
5)利用ExPASy网站提供的CBS网站提供的程序，预测PPF-1蛋白质的信号肽、亚细胞
定位。
7.课题相关蛋白质和核酸序列分析
1)检索UinProtKB数据库中和你研究课题相关的蛋白质序列，总结其注释信息、相关文献
和数据库交叉链接提供的信息。
对大白菜中，抗坏血酸氧化酶APX蛋白进行检索，序列号为C9EH45，其序列为>gi|259122790|gb|G
Q500125.1| Brassica rapa subsp. pekinensis APX mRNA, complete cds GTACTCGTGTTCACCTCGTGCCCATCCAGATTCTTATCTTCCTCTCGAAAA AGGTTTTAGCGAAAATGACGAAGAACTACCCAGCTGTTAGCGAAGAGTAC CAGAAGGCTATTGAGAAGTGCAGGAGGAAGCTGAGAGGCTTGATCGCTG AGAAGAACTGTGCACCAATCATGGTTCGCCTCGCATGGCACTCAGCTGGA ACATTCGATTGCGCCTCGAGGACTGGTGGTCCCTTCGGAACAATGAGGTT TGACGATGAGCTAGCTCATGGAGCCAACAATGGTCTCCACATTGCTCTTA GGTTGTTGGAGCCTATCAGGGAGCAGTTCCCTACCATCTCTCATGCTGAT TTCCATCAGCTTGCTGGTGTTGTGGCTGTTGAAGTCACCGGTGGACCTGAA ATTCCTTTCCACCCTGGAAGAGAGGACAAGCCCCAGCCACCTCCAGAGGG TCGTCTCCCTGATGCCACAAAGGGTTGTGACCACTTGAGGCAGGTCTTCTT AAAGCAGATGGGTTTAACTGACCAGGACATTGTCGCTTTGTCTGGTGCCC ACACTCTGGGAAGATGCCACAAGGATAGGTCTGGCTTCGAAGGTGCCTGG ACTTCAAACCCTCTCATCTTCGACAACTCTTACTTCAAGGAACTTTTGAGC GGTGAGAAGGAAGGTCTTCTTCAGCTCCCCTCTGACAAGGCTCTGTTGGA CGATCCCGTTTTCCGTCCTCTTGTTGAGAAATACGCTAATGACGAGGAAGC ATTTTTCGCTGATTACGCTGAGGCCCACTTGAAGCTTTCTGAGCTCGGGTT TGCTGATGCTTAA
GCTGTGTCGTTCCTTGTGTGATCCCCCGACACTCATGG CTGTTTTTGGGTTGGTGGAGGGTTTGCATTACGTTTGAACTTTTGTCATTTG ATTTGCTTAATGTACTCGGAAGGATCTTCGTAGCTTGTTTTTTTTTGGGTGG TATTATGAGTTTGTCGCATTTCTGTTGCTCTTTTGCTATGATGCTCTCAAAC AATTCTAATAAAACAATTATTCTCAGCCAAAAAAAAAAAAAAAA General annotation (Comments)
序列相似性：属于peroxida family.
文献：Lopez F., Vansuyt G., Fourcroy P.Submitted (FEB-1997) to the EMBL/GenBank/DDBJ databasCited for: NUCLEOTIDE SEQUENCE. Tissue: Leaves
苹果广告歌曲2)将以上豌豆内膜蛋白PPF-1序列分析思路和方法用于和你研究课题相关的蛋白质及其编
码基因mRNA序列的分析，说明分析结果。
提取Nucleotide中的大白菜APX蛋白编码基因全长mRNA序列，用WebLab中PlotORF 程序分析其可能的读码框。
