摘  要：RIO（right open reading frame）家族是近年来发现的一类非典型蛋白激酶家族，在细胞代谢以及核糖体生物发生中发挥重要作用。RIO基因在酵母、人类中已经有较多研究，而在高等植物中其成员和功能还不明确。本研究采用生物信息学方法分别鉴定出水稻和拟南芥中2个和3个RIO基因。系统发育分析表明，该家族蛋白可以分为两个亚族（I和II），说明其序列和功能已经发生了分化；每一个亚族都含有水稻和拟南芥蛋白，说明该家族的基本特征在水稻和拟南芥分化之前就已经形成。在系统发育树的末端发现了一对拟南芥旁系同源基因，说明该家族在拟南芥中以物种特异的方式进行了扩张。基于EST和芯片数据的表达分析表明，多数水稻和拟南芥RIO基因在各组织器官中均有表达，说明这些基因可能在植物生长发育中发挥重要功能。60173

毕业论文关键词：水稻，拟南芥，RIO基因，生物信息学分析

Abstract: RIO (right open reading frame) family belongs to atypical protein kinase families that were discovered recently. They play important roles in cell metabolism and ribosome biogenesis. RIO genes have been largely studied in yeast and humans; however, RIO members and their functions in higher plants remain illusive. In this study, we identified two and three RIO genes from rice and Arabidopsis genomes respectively, using bioinformatics methods. Phylogenetic analysis pided plant RIO proteins into two subfamilies (I and II), indicating that the sequences and functions of this family have perged. Each subfamily contained rice and Arabidopsis RIO genes, suggesting that the main characteristics of this family has been formed before the differentiation of rice and Arabidopsis. One pair of paralogs of Arabidopsis RIO genes were identified at the terminal of phylogenetic tree, indicating that species-specific expansion contributed to the evolution of this family in Arabidopsis. Gene expression analysis using EST and microarray data revealed that most rice and Arabidopsis RIO genes were expressed in different tissues and organs, suggesting that these genes may play important roles in plant growth and development.

Key Words: Oryza sativa, Arabidopsis thaliana, RIO gene, bioinformatics analysis

1  引言 4

2  材料与方法 4

2.1  序列检索及亚细胞定位分析 4

2.2  染色体分布和复制事件分析 5

2.3  多序列对比和系统发育分析 5

2.4  基因表达分析 5

3  结果分析 5

3.1  水稻和拟南芥中的RIO基因 5

3.2  RIO基因染色体分布及复制事件 6

3.3  RIO蛋白系统发育分析 7

3.4  RIO基因表达分析 8

结论 10

参考文献 11

致谢 12

1  引言

蛋白激酶是参与信号传导过程的一类重要调节蛋白，它负责催化磷酸基团向丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸转移，对体内大量的细胞过程如转录、复制、代谢等起调控作用。根据蛋白激酶的结构，可分为典型蛋白激酶和非典型蛋白激酶两种。其中，大部分激酶属于典型蛋白激酶，只有少数属于非典型蛋白激酶，它们的区别在于序列的相似度。RIO（right open reading frame）激酶家族首个成员RIO1于1997年从酿酒酵母中鉴定出来，属于一类丝氨酸/苏氨酸激酶[1, 2]。之后的一系列研究发现该家族存在激酶样结构域，但与真核细胞蛋白激酶仅存在少量的相似序列，因此被归类为非典型蛋白激酶。该家族共有三个成员RIO1、RIO2和RIO3，其中RIO1和RIO2从古细菌到人类中均有分布，RIO3目前只在多细胞真核生物中被发现。通过对人类RIO激酶的研究发现，该类激酶很可能与人类肿瘤的发生有关。对人类肿瘤组织中RIO1 mRNA表达的研究发现，RIO1 mRNA与对照相比出现了过量表达，而且呈现出不同的组织分布。在对人类胰腺癌的研究中发现，RIO3基因上调促进了胰腺癌细胞的增殖与扩张。人类RIO3基因的表达水平在恶性黑色素瘤中出现上调[1-3]。