植物COB转录因子的鉴定与分子进化特征(2)
第一个被鉴定出的COB基因是在拟南芥根中的一个影响细胞扩增的基因[4]。AtCOB基因家族中经被证明的有三个基因已在特定类型的细胞扩增或细胞壁的生物合成中起了重要的作用[5]。COB蛋白包含几个保守序列，包括一个藏匿的N-末端，一个中间亲水区，一个高度疏水的C-末端，一个富含半胱氨酸的CCVS接口，一个为GPI处理的附着物(也称为u位点)，还有两个N-糖基化位点和两个纤文素结合位点[6]。Roudier等人通过对COB无效突变体(COB-4)表型的研究，曾提出在植物形态发生期间，COB基因在高度各向异性发展中起着重要的作用[7]。玉米和水稻中也鉴定出与COB基因功能相似的直系同源基因[8]。水稻中的BC1基因，编码着一个与COB类似的蛋白，主要在厚壁细胞的发生中表达。BC1的突变体表现为细胞厚度和纤文素含量的急剧减少，木质素水平的上升以及机械强度的损伤。玉米BK2基因的突变体，一个与水稻BC1基因直接同源的基因，相比野生型组织强度剧烈的减少，而且纤文素容量和次生细胞壁的细厚壁细胞显著减少[9~11]。水稻BC1和玉米BK2的共直系同源基因突变在拟南芥中一直都存在， COBL4的突变虽然不会导致植物形态学的变化，但是会造成较弱的植物颈和异常的木质部[12]。总的来说，这些结果表明，类COB蛋白还跟植物机械强度的控制有关，且在次生细胞壁中纤文素的合成中似乎也是必要的。
使用种子发育的转录组数据，可以辨认出COBL2，拟南芥糖基磷脂酰肌醇锚定COBL基因家族的一员，与其它基因的协同表达涉及到纤文素在粘质分泌细胞中的堆积[13]。随着基因组测序和转录研究的增多，目前已知ATCOB属于一个包括12个成员和两个拟南芥的亚组的多基因家族[14]。所有的AtCOB基因家族的成员都已经确定为GDP锚定蛋白除了AtCOBL1， AtCOBL4，和AtCOBL5[15]。
但是，目前关于COB基因的研究多在于其功能及作用特点和机理的研究，而其起源和进化特征仍然未知，尤其是在蕨类植物和苔藓类植物中研究较少。本研究分别选择不同类别植物的代表物种如小立碗藓、江南卷柏、拟南芥、水稻、高粱和葡萄为代表，运用生物信息学方法就COB转录因子的鉴定及进化特征予以分析，对以后植物形态学以及转录因子的研究具有重要的作用。
1数据与方法
1.1序列检索与下载
在TAIR 网站(https://www.arabidopsis.org/index.jsp)上直接搜索COB基因获得COB基因家族的所有基因ID，然后在NCBI里搜索所有COB基因所编码的蛋白序列。为确证这些基因是否为COB家族基因，利用Pfam工具分析这些植物的COB蛋白的功能结构域，含有COB典型功能结构域的蛋白被视为COB家族成员。COB结构域(PF04833)长度有所变异，但绝大多数COB类似蛋白均具有这个典型的结构域。
1.2序列比对与系统进化分析
由于一部分COB基因序列过长或序列分歧度过高，对以后的分析不利，所以，将所有下载序列进行重新命名，并加以筛选。为了揭示COB家族基因的起源于进化特征，本研究选择了模式植物小立碗藓、江南卷柏、拟南芥、水稻、高粱和葡萄共63个COB基因