1、研究目的：1.確定不同藍藻基因組內的轉錄因子編碼和基因家族分布情況;2.分析不同藍藻基因組轉錄因子的差異和共性;3.建立數(shù)據(jù)庫,把所有的藍藻轉錄因子資源和數(shù)據(jù)高度整合和共享;4.分析藍藻轉錄因子分子進化機制以及和環(huán)境適應性的關系. 方法：1.采用基于HMM profile、Blast和Helix-turn-helix SCaR三種完全不同的方法確定候選轉錄因子;2.采用Pfam數(shù)據(jù)庫進行domain assignment排除假陽

2、性和進行基因家族分類;3.采用C1ustalW進行多序列比對和MEGA3中的距離-鄰接法和最大簡約法進行進化樹的構建.每個分支的可靠性通過1000次Bootstrap得到:4.采用Linux+Apache+Php+Mysql搭建cTFbase轉錄因子數(shù)據(jù)庫,5.其他各種輔助功能和工具都采用Perl計算機語言和Bioperl模塊完成. 結果：1.不同藍藻物種編碼的轉錄因子數(shù)目差異非常大,在所有分析的藍藻物種當中,Nostoc pu

3、nctiforme PCC73102含有最多的轉錄因子數(shù)目,達到了166個,而Prochlorococcus marinus str.MIT 9312編碼了僅21個轉錄因子,為最少的一個物種; 2.在藍藻中,我們一共發(fā)現(xiàn)了25個轉錄因子基因家族.其中,成員數(shù)目最多的是OmpR基因家族,含有150個成員.基因家族成員最少的是NifT,只有4個. 3.發(fā)現(xiàn)藍藻的轉錄因子的DBD域一共只有9種,其中最多的是Winged hel

4、ix' DNA-binding motif,其他的有C-terminal effector domain of the bipartite, Homeodomain-like and lambda repressor-like DNA-binding domains等; 4.在藍藻轉錄因子當中,我們發(fā)現(xiàn)其中616個只含有單種DBD域.在幾個特殊的轉錄因子當中,單個轉錄因子含有多個DBD域.另外330個轉錄因子除了DBD域以外,還

5、有其他的功能域.這些功能域暗示這些轉錄因子除了和啟動子結合以外,還具有其他的作用; 5.結果建立了國際上第一個藍藻的轉錄因子數(shù)據(jù)庫cTFbase(http://cegwz.com/).在數(shù)據(jù)庫交互式頁面中,用戶可以瀏覽,檢索以及下載所有的藍藻的轉錄因子信息,與此同時,用戶還可將自己的序列進行blast比對,多序列比對,對選定的物種確定其orthologs關系,以及進行分子進化分析等等一系列功能;6.發(fā)現(xiàn)所有藍藻都含有11個轉錄因

6、子基因家族.其中三個基因家族(BolA,DUF387和DnaA)在不同的藍藻物種當中的分布幾乎完全是一致的,在剩下的8個轉錄因子基因家族,有6個內部能形成monophyletic clade.這些轉錄因子組成了藍藻進化過程當中最小的核心轉錄因子. 結論：1.不同藍藻物種編碼的轉錄因子數(shù)目差異顯著,不管是否把基因組的大小考慮進去,在淡水(或者巖石)中的藍藻普遍比生活在海水中藍藻還有更多的轉錄因子.這種現(xiàn)象應該是不同藍藻對不同環(huán)境適

7、應的一種表現(xiàn); 2.盡管不同的轉錄因子具有很遠的結構特征,但是還是存在著一定的共性,比如DBD域在轉錄因子中的相對位置在同一基因家族當中基本一致,轉錄因子的DBD域的種類可能非常的有限.這些特性可能會使今后在基因組范圍內編譯基因轉錄調控網(wǎng)絡成為可能; 3.建立的國際上第一個藍藻轉錄因子數(shù)據(jù)庫(http//www.cegwz.com/),提供了一個集中研究藍藻轉錄因子和藍藻轉錄因子比較基因組學的平臺,為研究和編譯基因轉錄調

8、控網(wǎng)絡提供更多有用的信息; 4.不同藍藻物種轉錄因子的差異除了表現(xiàn)在數(shù)目差異以外還表現(xiàn)在域的組成結構上,在淡水(或者巖石)中的藍藻轉錄因子比生活在海水中藍藻的轉錄因子還有更加復雜的結構域,這種現(xiàn)在應該是淡水(或者巖石)中的藍藻為更好地適應多變的環(huán)境. 5.在不同藍藻中確定的核心轉錄因子說明這些轉錄因子在藍藻的進化當中起著基礎和核心的作用.這些轉錄因子應該是很古老的基因家族,是在藍藻分化以前就可能進化過來且沒有經歷水平基因