生信漫谈分析杨梅UDP-糖基转移酶基因家族

今天小白带大家来看一篇2022年9月份发表在SCI分区Q1区[Frontiers in Plant Science]的基因家族文献：杨梅UDP -糖基转移酶基因家族的全基因组分析及类黄酮糖基化相关成员的鉴定。

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作者从背景介绍了糖基化是由UDP-糖基转移酶(UGT)催化的，对丰富黄酮类化合物的多样性具有重要意义。杨梅(Morella Rubra)含有多种天然黄酮苷，具有重要的营养价值和药用价值。从而引出UDP-糖基转移酶(UGT)家族基因的基因家族分析。
1、杨梅UGT基因家族的鉴定及系统发育分析

作者为了鉴定红色木霉基因组中的UGT基因家族，使用HMM图谱(PF00201)作为查询文件来寻找Mr UGT蛋白。筛选标准为E-值<1。基于RNAseq数据库对不完全序列进行人工校正后，选择含有350个以上氨基酸的序列进行进一步分析。总共有152个预测获得了含有保守的PSPG-box的氨基酸序列。
2、杨梅MRUGT基因家族的保守基序和基因结构分析
进一步为了研究MRUGT基因家族的特征，对其保守基序和内含子-外显子结构进行了分析。每组的UGT蛋白数目不同。E组包含杨梅UGT基因家族中最大的成员

3、杨梅UGT基因家族的染色体分布及共性分析
为了研究杨梅UGT基因的分布，在染色体上标记了每个杨梅UGT的基因组位置，如下图：

为了进一步探索杨梅UGT的进化关系，我们构建了4个物种之间的共线图谱(附件图2)。共有22、41和40对同源的UGT基因在杨桃和拟南芥、核桃和桃树之间被鉴定，

4、杨桃UGT基因的组织和时间表达谱
利用RNA-SEQ技术分析了‘BQ’品种在花、叶和果实发育阶段的mrUGT基因的表达模式。共有29个mrUGT基因的表达水平最高。（注意，挑选重要的基因进行验证，不是所有的）

5、紫外线辐射对杨桃UGT基因表达的影响
UV-B胁迫是诱导植物黄酮苷积累的有效处理方法，因此进行了UV-B处理，以研究和鉴定涉及糖基化的UGTs基因家族。

6、与黄酮苷积累相关的UGTS的鉴定
采用高效液相色谱法对红豆杉不同组织中的黄酮苷进行了分析。黄酮苷在红豆杉体内的积累具有组织特异性。

7、重组Mr-UFGT和Mr-UGT72B67的酶学检测
Mr UFGT和Mr UGT72B67是从‘碧奇’品种的cDNA文库中分离得到的。Mr UFGT和Mr UGT72B67的ORF分别为1,389和1,422个核苷酸，分别编码由462个和473个氨基酸组成的预测蛋白质。系统进化分析表明，Mr UFGT和Mr UGT72B67分别与VvGT1和AtUGT72B1具有最高的同源性，所以作者选择这两个做酶活性实验进一步深化实验。

8、Mr-UGTS在本氏烟草中的瞬时表达

总结
本研究对红豆杉UGT基因家族进行了全基因组分析，包括多基因信息、染色体分布、基因复制方式和表达模式。通过多基因分析，在红豆杉基因组中鉴定出152个UGT家族成员，并将其聚为13个类群。139个Mr UGT基因标记在8条染色体上，13个Mr UGT基因定位在未定位的支架上。基因复制分析表明，两者是串联的和近端重复是MR UGT基因家族扩大的主要驱动因素。表达分析表明，mrUGTs在果实发育和成熟过程中起重要作用。体内外实验表明，Mr UFGT(Mr UGT78A26)和Mr UGT72B67为UDP-葡萄糖转移酶，它们参与了红豆杉不同组织中C3Glc和Q3Glc的积累。此外，Gln375和Gln391分别是影响Mr UFGT和Mr UGT72B67葡萄糖转移酶活性的重要氨基酸。
其实作者通篇的分子实验主要是一个胁迫处理的定量，表达谱分析，以及后面挑选个别重要的基因进行一些指标的测定增加工作量，是一个基因家族分析的常规套路的延伸分析，相信有一定实验条件的同学都可以完成。

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