Анализ факторов теплового шока и создание базы данных на основе полногеномных генов растений

Факторы теплового шока (Hsfs) — ключевое семейство генов транскрипционных факторов, отвечающих на тепловой стресс и играющих важную роль в термоустойчивости. Гены этого семейства содержат несколько консервативных доменов: на N-конце находится ДНК-связывающий домен (DBD), распознающий промоторные элементы теплозависимых генов, а прилегающий домен олигомеризации (OD или HR-A/B) с гидрофобными гептадными повторами есть у всех Hsfs. Эти белки специфично и с высоким сродством связываются с тепловыми элементами (HSEs).

Активация HSFs и их связывание с HSEs — ключевые этапы регуляции экспрессии почти всех генов теплового шока. Семейство Hsf охарактеризовано для полных геномов многих растений, включая Arabidopsis thaliana (21 ген), Oryza sativa (25), Solanum lycopersicum и другие. Однако ранее не существовало специализированной базы данных для этого семейства, и некоторая детальная информация отсутствовала.

Учёные из Северокитайского университета науки и технологий создали базу данных Hsf, позволяющую исследователям получать информацию о генах этого семейства для изучения их экспрессии и эволюционных механизмов. Они идентифицировали 2950 генов семейства Hsf у 111 видов садовых и других репрезентативных растений. Построенное филогенетическое дерево показало, что гены Hsf каждой ветви эволюционировали независимо после видообразования.

Эволюционные траектории генов Hsf также раскрыты с помощью анализа мотивов. На основе 24 генов Hsf, 2421 нижележащего и 222 вышележащего гена A. thaliana построена сеть теплового ответа. Дальнейший анализ показал взаимодействие генов Hsf с другими транскрипционными факторами при тепловом стрессе. Проведены синтенные и филогенетические анализы с использованием генов Hsf из A. thaliana и пангенома 18 образцов Brassica rapa. Также проанализированы паттерны экспрессии генов Hsf и шести семейств Hsp в разных тканях B. rapa при тепловой обработке. Построена сеть взаимодействий между семействами генов Hsf и Hsp B. rapa, в которой выявлены несколько ключевых генов.

«Мы провели комплексный анализ семейства генов Hsf у 111 садовых и других репрезентативных растений, особенно для B. rapa, и создали базу данных для всех идентифицированных генов этого семейства», — сказал доктор Сон. Это исследование станет полезным ресурсом для будущего изучения биологических функций и эволюционной истории семейства генов Hsf.

Исследование опубликовано в Horticulture Research.