关于植物类受体激酶的分类

植物的类受体激酶 Receptor-like kinases (RLKs)在拟南芥中至少存在610个成员,大约占拟南芥编码基因的2.5%,其最重要的特征就是含有一个可变的胞外域,一个单次跨膜域和一个胞内激酶域,激酶域表现出S/T激酶活性。动物存在receptor tyrosine kinases(TRK),激酶域展现出Y激酶活性。

想要了解植物里RLK的分类以及和动物RTK在演化上的关系。

材料:查找全部发布的RLK序列,用激酶域做blast

方法:

序列注释:将所有序列依据pfam和smart搞出结构域。

序列比对:利用CLUSTALX做激酶域的多序列比对。

最优标准和PAUP程序参数:用不同的建树方法和参数调式结果

利用CLV1和NAK的激酶域去blast酿酒酵母,秀丽隐杆线虫,果蝇和人 E value <10-10建树

结果:

在拟南芥基因组中,依据胞外域可以分为22个的大类,如下图所示。依据每个大类的激酶域进行划分,例如数量最多的RLK-LRR依据激酶域可以分为13个亚家族,所以共分为44个亚家族。其中RLK-LRR类型是最多的,有两百多的,其次是Lectin,这一家族最重要的特性就是可以与糖结合。在演化树上,在拟南芥所有激酶中RLK是单系分布,和拟南芥RLK最近缘的是动物中的Pelle,可能存在保守的功能。但是RTK和RLK都是单系,说明没有最近的共同祖先,暗示着两者不同的起源。

Domain organization of representative RLKs and RLK-subfamily affiliations


Arabidopsis receptor-like kinases and related kinases form a monophyletic group


Human receptor kinases and Arabidopsis receptor kinases belong to distinct but related familie

      随后作者就想找到RLK在真核生物中的同源物(其中酵母中并没有找到),发现了五个RLK家族的动物同源物:果蝇中的Pelle激酶(DmPelle),秀丽隐杆线虫中的Pelle-like激酶(CePelle)和人中的三个IRAK。 DmPelle,CePelle和IRAK1都是细胞质激酶,都与植物RLK属于同一进化枝。

      那么这些RLK在染色体上的分布情况呢?不统一,有的家族如DUF26大多数聚在一支上(35/40在四号染色体),LRR X,XI, and XIII在每个染色体都有分布,超过30%的RLK都在基因组上串联重复2-19个基因,在4号染色体上的DUF26,34个都存在串联重复,说明RLK中很多基因都至少发生了一次染色体内复制事件。


参考文献:

1 Shiu, S. H. & Bleecker, A. B. Receptor-like kinases from Arabidopsis form a monophyletic gene family related to animal receptor kinases. Proc Natl Acad Sci USA 98, 10763-10768 (2001).

2 Shiu, S. H. & Bleecker, A. B. Plant receptor-like kinase gene family: diversity, function, and signaling. Sci STKE 2001, re22 (2001).

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