Дефенсини трав: систематичний огляд

Послідовності амінокислот, що характеризуються дефенсинами трави. Залишки цистеїну затінені жовтим, а однакові амінокислоти - блакитним. Петлі, визначені як області між залишками цистеїну [41], та положенням β-ланцюгів (жовтий) та α-спіраллю (червоний) вказані під малюнком. Чорна рамка межує з γ-ядром.

3D-структура дефенсинів: (A) пшеничний γ1-пуротіонін (PDB 1GPS), (B) γ-гордотіонін ячменю (PDB 1GPT), (C) кукурудза ZmD32 (PDB 6DMZ), (D) цукровий очерет Sd5 (PDB 2KSK), (E) рис OsAFP1 (PDB 6LCQ). Дисульфідні зв’язки показані тонкими лініями. N- і C-кінці позначаються N і C відповідно. Вторинні структурні елементи позначаються α для α-спіралі та β для β-ланцюга.

Філогенетичне дерево трави дефенсинів та дефенсин-подібних (DEFL) пептидів. Амінокислотні послідовності зрілих DEFL були використані для побудови філогенетичного дерева за допомогою програмного забезпечення MEGA X [88]. DEFLs Triticum spp. та Aegilops tauschii позначені синіми квадратиками, тоді як Panicum spp. та Setaria spp. позначені рожевим та блакитним квадратами відповідно. DEFLs O. sativa позначені світло-зеленими колами, Z. mays - червоним, Sorghum bicolor - жовтим, H. vulgare - фіолетовим, Avena sativa - помаранчевим, B. distachyon - зеленим, L. arenarius - коричневим, E. crus- galli з чорним та Saccharum spp. з білими колами. Використовуються такі скорочення: TK— T. kiharae; TRITD— T. turgidum; ТРІУА— Т. урарту; ПШЕНИЦЯ— T. aestivum; AEGTS - Aegilops tauschii ssp. странгулата; AEGTA— A. tauschii ssp. tauschii; AVESA— Avena sativa; SETIT— Setaria italica; СЕТВІ— S. viridis; ПОАЛ - Panicum hallii; ПАНМІ— P. miliaceum; КУКУРУЗА - Z. mays; LA— L. arenarius; ОС— O. sativa; HORVV— H. vulgare; СОРБІ— біологічний сорго; БРАДІ— Б. дистахіон; ТАК - Saccharum spp. Примітка: * та X позначають послідовності DEFL однаковими зрілими пептидами всередині (*) та між (X) видами трав (див. Таблиці S3 та S4). Бутстрапінг проводився 1000 разів для отримання значень підтримки для кожної гілки.

3D-моделі структур дефензинів сорго (A) Sialpha1 та (B) Sialpha2 з γ-гордотіоніном (PDB 1GPT) та γ1-пуротіоніном (PDB 1GPS) як шаблони відповідно; рисовий дефенсин (C) OsDEF8 із ZmD32 (PDB 6DMZ) як шаблон; дефенсини кукурудзи (D) γ1-зеатіонін з γ1-пуротіоніном (PDB 1GPS) в якості матриці; (E) γ2-зеатіонін та (F) ZMES1 з γ-хордотіоніном (PDB 1GPT) в якості матриці; (G) ZmDEF1 із ZmD32 (PDB 6DMZ) як шаблон; дефенсин трави лайма (H) La-D4 з γ1-пуротіоніном (PDB 1GPS) в якості матриці; і трава дефенсину (I) Ec-AMP-D1 на комірнику з шаблоном ZmD32 (PDB 6DMZ). Моделювання проводили за допомогою SWISS-MODEL [91]. Дисульфідні зв’язки показані тонкими лініями. N- і C-кінці позначаються N і C відповідно. Вторинні структурні елементи позначаються α для α-спіралі та β для β-ланцюга.

Вирівнювання послідовності дефенсинів трави з протигрибковою активністю. Для порівняння включені дефенсини MtDef4, RsAFP1 та AtPDF2.3. Залишки цистеїну затінені жовтим, а однакові амінокислоти - блакитним. Функціонально значущі залишки виділені червоним кольором [25, 79, 94, 95, 98, 99]. Підкреслено регіони, важливі для протигрибкової діяльності. Положення β-ниток (жовтий) та α-спіраль (червоний) вказані під малюнком. Чорна рамка межує з γ-ядром. Значення заряду γ-жили показано праворуч. Символ # зліва позначає пептиди, що володіють як протигрибковою, так і антибактеріальною активністю.

Вирівнювання послідовності дефенсинів трави з активністю блокування іонних каналів. Для порівняння включені дефензини MsDef1 та AtPDF2.3. Залишки цистеїну затінені жовтим, а однакові амінокислоти - блакитним. Функціонально значущі залишки виділені червоним кольором [53, 54]. Положення β-ниток (жовтий) та α-спіраль (червоний) вказані під малюнком. Чорна рамка межує з γ-ядром. Значення заряду γ-жили показано праворуч.

Вирівнювання послідовності дефензинів трави з інгібуючою активністю α-амілази. Для порівняння включені дефензини VrD1, VuD1 та TvD1. Залишки цистеїну затінені жовтим, а однакові амінокислоти - блакитним. Функціонально значущі залишки виділені червоним кольором [51]. Положення β-ниток (жовтий) та α-спіраль (червоний) вказані під малюнком. Чорна рамка межує з γ-ядром. Значення заряду γ-жили показано праворуч.

Анотація

3D-структура дефензинів: (A) пшеничний γ1-пуротіонін (PDB 1GPS), (B) γ-гордотіонін ячменю (PDB 1GPT), (C) кукурудза ZmD32 (PDB 6DMZ), (D) цукровий очерет Sd5 (PDB 2KSK), (E) рис OsAFP1 (PDB 6LCQ). Дисульфідні зв’язки показані тонкими лініями. N- і C-кінці позначаються N і C відповідно. Вторинні структурні елементи позначаються α для α-спіралі та β для β-ланцюга.

Філогенетичне дерево трави дефензинів та дефенсин-подібних (DEFL) пептидів. Амінокислотні послідовності зрілих DEFL були використані для побудови філогенетичного дерева за допомогою програмного забезпечення MEGA X [88]. DEFLs Triticum spp. та Aegilops tauschii позначені синіми квадратиками, тоді як Panicum spp. та Setaria spp. позначені рожевим та блакитним квадратами відповідно. DEFLs O. sativa позначені світло-зеленими колами, Z. mays - червоним, Sorghum bicolor - жовтим, H. vulgare - фіолетовим, Avena sativa - помаранчевим, B. distachyon - зеленим, L. arenarius - коричневим, E. crus- galli з чорним та Saccharum spp. з білими колами. Використовуються такі скорочення: TK— T. kiharae; TRITD— T. turgidum; ТРІУА— Т. урарту; ПШЕНИЦЯ— T. aestivum; AEGTS - Aegilops tauschii ssp. странгулата; AEGTA— A. tauschii ssp. tauschii; AVESA— Avena sativa; SETIT— Setaria italica; СЕТВІ— S. viridis; ПОАЛ - Panicum hallii; ПАНМІ— P. miliaceum; КУКУРУЗА - Z. mays; LA— L. arenarius; ОС— O. sativa; HORVV— H. vulgare; СОРБІ— біологічний сорго; БРАДІ— Б. дистахіон; ТАК - Saccharum spp. Примітка: * та X позначають послідовності DEFL однаковими зрілими пептидами всередині (*) та між (X) видами трав (див. Таблиці S3 та S4). Бутстрапінг проводився 1000 разів для отримання значень підтримки для кожної гілки.

3D-моделі структур дефензинів сорго (A) Sialpha1 та (B) Sialpha2 з γ-гордотіоніном (PDB 1GPT) та γ1-пуротіоніном (PDB 1GPS) як шаблони відповідно; рисовий дефенсин (C) OsDEF8 із ZmD32 (PDB 6DMZ) як шаблон; дефенсини кукурудзи (D) γ1-зеатіонін з γ1-пуротіоніном (PDB 1GPS) в якості матриці; (E) γ2-зеатіонін та (F) ZMES1 з γ-хордотіоніном (PDB 1GPT) як матриці; (G) ZmDEF1 із ZmD32 (PDB 6DMZ) як шаблон; дефенсин трави лайма (H) La-D4 з γ1-пуротіоніном (PDB 1GPS) в якості матриці; і трава дефенсину (I) Ec-AMP-D1 на комірнику з шаблоном ZmD32 (PDB 6DMZ). Моделювання проводили за допомогою SWISS-MODEL [91]. Дисульфідні зв’язки показані тонкими лініями. N- і C-кінці позначаються N і C відповідно. Вторинні структурні елементи позначаються α для α-спіралі та β для β-ланцюга.