イネとシロイヌナズナのMYB転写因子ファミリーのゲノム全体の分類と発現分析

背景：MYB遺伝子ファミリーは、植物で最も豊富な転写因子の1つで構成されています。植物MYBタンパク質は、高度に保存されたMYB DNA結合ドメインによって特徴付けられます。MYBタンパク質は、MYBリピートの数と位置に基づいて、4つの主要なグループ、つまり1R-MYB、2R-MYB、3R-MYB、4R-MYBに分類されます。MYB転写因子は、植物の発達、二次代謝、ホルモンシグナル伝達、耐病性、非生物的ストレス耐性に関与しています。イネとシロイヌナズナのMYBファミリー遺伝子の比較分析は、植物のMYB遺伝子の進化と機能を明らかにするのに役立ちます。 結果：ゲノム全体の分析では、それぞれイネとシロイヌナズナの少なくとも155および197のMYB遺伝子が特定されました。遺伝子構造分析により、MYBファミリー遺伝子は、予測された遺伝子のCおよびN末端領域と比較して、中央で比較的多くのイントロンを持っていることが明らかになりました。イントロンのないmyb遺伝子は、米とシロイヌナズナの両方で高度に保存されています。R2R3をコードするMYB遺伝子は、MYBタンパク質を繰り返して、3つのエクソンと2つのイントロンで保存された遺伝子構造を保持しましたが、R1R2R3をコードする遺伝子は、6つのエクソンと5つのイントロンで構成されています。スプライシングパターンは、シロイヌナズナのR1R2R3 MYB遺伝子の間で類似しています。対照的に、イネのR1R2R3 MYBメンバーの間でスプライシングパターンの変動が観察されました。MYB遺伝子ORFの1KB上流領域（5 'から翻訳開始コドン）のコンセンサスモチーフ分析により、イネとシロイヌナズナの両方で保存された過剰表現のCISモチーフの識別が得られました。リアルタイムの定量的RT-PCR分析により、MYBのいくつかのメンバーは、イネとシロイヌナズナの両方でさまざまな非生物的ストレスによってアップレギュレートされていることが示されました。 結論：イネとシロイヌナズナのMYB科の遺伝子の染色体分布、タンデム反復、および系統発生関係の包括的なゲノム全体の分析は、重複による進化を示唆しました。MYB遺伝子のゲノムワイドな比較分析とその発現分析により、植物の発達とストレス反応において潜在的な役割を伴ういくつかのMYBが特定されました。

BACKGROUND: The MYB gene family comprises one of the richest groups of transcription factors in plants. Plant MYB proteins are characterized by a highly conserved MYB DNA-binding domain. MYB proteins are classified into four major groups namely, 1R-MYB, 2R-MYB, 3R-MYB and 4R-MYB based on the number and position of MYB repeats. MYB transcription factors are involved in plant development, secondary metabolism, hormone signal transduction, disease resistance and abiotic stress tolerance. A comparative analysis of MYB family genes in rice and Arabidopsis will help reveal the evolution and function of MYB genes in plants. RESULTS: A genome-wide analysis identified at least 155 and 197 MYB genes in rice and Arabidopsis, respectively. Gene structure analysis revealed that MYB family genes possess relatively more number of introns in the middle as compared with C- and N-terminal regions of the predicted genes. Intronless MYB-genes are highly conserved both in rice and Arabidopsis. MYB genes encoding R2R3 repeat MYB proteins retained conserved gene structure with three exons and two introns, whereas genes encoding R1R2R3 repeat containing proteins consist of six exons and five introns. The splicing pattern is similar among R1R2R3 MYB genes in Arabidopsis. In contrast, variation in splicing pattern was observed among R1R2R3 MYB members of rice. Consensus motif analysis of 1kb upstream region (5' to translation initiation codon) of MYB gene ORFs led to the identification of conserved and over-represented cis-motifs in both rice and Arabidopsis. Real-time quantitative RT-PCR analysis showed that several members of MYBs are up-regulated by various abiotic stresses both in rice and Arabidopsis. CONCLUSION: A comprehensive genome-wide analysis of chromosomal distribution, tandem repeats and phylogenetic relationship of MYB family genes in rice and Arabidopsis suggested their evolution via duplication. Genome-wide comparative analysis of MYB genes and their expression analysis identified several MYBs with potential role in development and stress response of plants.