基于不同物种的热休克蛋白90的生物信息学分析
叶 静，陈 伟*,金殿川
【摘 要】热休克蛋白90 (Heat shock protein 90，Hsp90)是生物体受到刺激时发生应激反应而产生的一类应激蛋白。Hsp90包含Hsp90A, Hsp90B, Hsp90C, TRAP和HtpG5个亚家族。本文采用生物信息学方法对所选11个物种的Hsp90基因进行了分析。统计Hsp90亚家族在物种间的分布情况，验证了Hsp90亚家族在物种间的分布规律，即Hsp90A亚家族分布于除细菌外的其他所有物种中，Hsp90B和TRAP1亚家族在物种间的分布无明显规律，Hsp90C亚家族只存在于植物中，HtpG亚家族大部分存在于细菌中。通过构建系统发育树，发现Hsp90家族在进化过程中具有保守性。使用Cell-PLoc, SubLoc v1.0, PSORT II和MultiLoc四种亚细胞定位软件对所选的11个物种的Hsp90进行亚细胞定位分析，发现Hsp90A，HtpG亚家族偏好出现在细胞质中，Hsp90B亚家族除存在于细胞质外还存在于内质网中，Hsp90C亚家族则集中于细胞质和线粒体中，TRAP1亚家族基本位于线粒体中。 【期刊名称】生物信息学 【年(卷),期】2016(014)003 【总页数】5
【关键词】热休克蛋白90；系统发育树；基因结构； 亚细胞定位
热休克蛋白(Heat shock protein, Hsp)是生物体受到环境中物理、化学、生物等因素刺激时发生应激反应而在细胞中产生的一类应激蛋白[1]。按照其分子量大小的不同，热休克蛋白可以分为Hsp20(sHsp)，Hsp40 (J-class protein)，Hsp60，Hsp70，Hsp90和Hsp100等6个家族[2]，它们在细胞中发挥着不
同的生物学功能。
自1962年首次在果蝇体内发现以来[3]，研究人员已从细菌，酵母，线虫，大鼠，小鼠，和人类等生物体内分别发现了热休克蛋白的存在。近年来，热休克蛋白的应用更是十分广泛，从农业到抗癌试剂的制备，热休克蛋白都扮演着重要的角色。
然而我们对热休克蛋白进化关系的认识仍旧有限，因此通过比较基因组学和生物信息学方法对热休克蛋白进行研究，将帮助我们阐明热休克蛋白的进化规律，对理解热休克蛋白的功能也具有重要的生物学意义。
Hsp90作为热休克蛋白家族中的一类应激蛋白，广泛存在于各类机体中，古老且具有高度保守性[4]。其家族之下又分为五个亚家族，分别是Hsp90A,Hsp90B,Hsp90C,TRAP和HtpG亚家族，其中Hsp90A亚家族在Hsp90家族中数量是最多的，分布于除细菌外的其他所有物种中，Hsp90C亚家族只存在于植物中，而HtpG亚家族则绝大多数存在于细菌中[5]。2006年，Chen[5]等人通过对32个物种的Hsp90家族的研究，建立了包含所有Hsp90家族信息及进化的框架。
作为一种重要的分子伴侣，Hsp90参与多种生理过程，如信号传导、蛋白质折叠降解和多种应激反应的调节[6]。研究表明Hsp90的表达与多种癌症是密切相关的，如肺癌，胰腺癌等，因此可以通过检测Hsp90的含量进而有效地监控癌症[7]。然而，随着科技的飞速发展，我们需要快速简洁的从生物信息学的角度去分析Hsp90家族的进化情况，进而研究Hsp90的功能作用，确定其进化及基因结构情况，验证Hsp90五个亚家族在物种间的分布情况以及亚细胞定位情况。
1 材料与方法
1.1 材料
从HSPIR(http://pdslab.biochem.iisc.ernet.in/hspir/)数据库，收集百日咳博代氏杆菌(Bordetella pertussis)，破伤风杆菌(Clostridium tetani)，致病疫霉(Phytophthora infestans)，四膜虫(Tetrahymena thermophile)，构巢曲霉(Aspergillus nidulans)，新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)，莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)，埃及斑蚊(Aedes aegypti)，大豆(Glycine max)，高粱(Sorghum bicolor) 和水稻(Oryza sativa)11个物种的Hsp90基因家族成员的CDS(或基因)序列和蛋白质序列。
由此得到来自上述11个物种的37条Hsp90序列，它们在物种间分布情况和Hsp90亚家族的分布情况见表1。其中属于Hsp90A亚家族的有20条，约占了所选物种亚家族的54.05%，在除百日咳博代氏杆菌和破伤风杆菌外的其余物种中都存在；Hsp90B亚家族的数量较少但分布较广泛，在致病疫霉、新型隐球菌、莱茵衣藻、高粱、水稻和埃及斑蚊中都有发现；Hsp90C亚家族存在于莱茵衣藻、高粱和水稻中；TRAP1亚家族存在于致病疫霉、四膜虫、水稻和埃及斑蚊四个物种中；HtpG亚家族只存在于百日咳博代氏杆菌和破伤风杆菌中，其他物种中没有发现。进一步验证了Chen[5]对于Hsp90亚家族在物种间的分布情况即Hsp90A亚家族分布于除细菌外的其他所有物种中，Hsp90B和TRAP1亚家族在物种间的分布情况没有规律，Hsp90C亚家族只存在于植物中，HtpG亚家族则绝大多数存在于细菌中。 1.2 系统发育树的简述
根据所处理数据的类型，可以将系统发育树的构建方法分为两大类。一类是基
基于不同物种的热休克蛋白90的生物信息学分析
