龙眼DlPSY基因在根和叶中的表达及其生物信息学分析

为研究八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase)基因在龙眼类胡萝卜素合成途径中的作用机制,该文从龙眼转录组数据中筛选获得一个PSY基因,命名为DlPSY,采用生物信息学方法对龙眼PSY蛋白的一级结构、理化性质、信号肽、跨膜结构、亚细胞定位、亲疏水性、蛋白质二级结构、蛋白质三级结构、卷曲螺旋、蛋白质结合位点、系统进化树、蛋白质互作等进行分析和预测,并同时运用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术对DlPSY基因在龙眼根和叶中的差异表达进行分析。结果表明:龙眼DlPSY基因长度为1 260 bp,编码420个氨基酸;生物信息学预测DlPSY蛋白具有Isoprenoid Biosyn C1超家族结构,含有信号肽,为分泌性蛋白,无跨膜结构,是一种可溶性亲水蛋白,定位于膜外; DlPSY蛋白的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,具有卷曲螺旋。Ramachandran评估结果表明应用SWISS-MODEL构建的蛋白质三级结构模型可靠,其配体结合位点为344Phe和347Lys。RT-qPCR分析结果表明DlPSY基因在龙眼根和叶中均有表达,叶中表达量高于其在根中的表达量。该研究结果为下一步采用遗传学方法提高龙眼中类胡萝卜素的含量奠定理论基础。     

小麦面粉黄色素相关基因研究

小麦八氢番茄红素合成酶(PSY)基因和脂肪氧化酶(LOx)基因可能影响面粉黄色素含量。根据玉米P5y 基因序列设计引物,扩增出小麦PSY基因的部分片段,序列比较表明小麦和玉米PSY基因外显子DNA序列长度一致,但存在单核苷酸多态性(SNP)位点,序列一致性为90％;蛋白质氨基酸序列比较发现其序列一致性为97％, 说明一些SNP并未导致氨基酸的改变,该基因在玉米和小麦中应具有类似的功能活性。利用非整倍体材料将小麦 PSY基因初步定位到1D染色体。用同样方法,发现小麦的LOX基因与大麦、水稻、玉米的L0X基因具有很高的一致性,并将其初步定位到4BS染色体。     

西瓜八氢番茄红素合成酶基因片段的克隆和序列分析

以西瓜品种ZXG00152为材料,提取瓜瓤总RNA,进行反转录,依据植物八氢番茄红素合成酶(PSY)的氨基酸保守序列设计引物,以cDNA第一链为模板,扩增得到长约750 bp的cDNA片段。将该片段克隆到pMD19-T载体,测序结果表明该基因片段长748 bp,编码249个氨基酸,Blast搜索结果表明,由该片段推导出的氨基酸序列与其它植物的八氢番茄红素合成酶有较高的同源性,其中与甜瓜的一致性达到97.8%。该片段已在GenBank中登录(登录号:DQ494214)。     

雨生红球藻八氢番茄红素合成酶基因的克隆及表征

雨生红球藻是一种单细胞绿藻,在多种逆境胁迫条件下能够大量合成并迅速积累虾青素,其积累量最高可达细胞干重的4%,从而成为目前最理想的天然虾青素合成工具.八氢番茄红素合成酶(PSY)是虾青素合成途径中第一个限速酶.分离了八氢番茄红素合成酶基因(psy)的全长cDNA及基因组DNA.其全长cDNA包括1200个碱基,编码400个氨基酸,基因组DNA包括5个外显子,4个内含子.系统发育分析结果显示,绿藻的八氢番茄红素合成酶基因形成一个进化枝,它们与高等植物的psy亲缘关系比较近.通过GenomeWalking的方法,分离了psy基因约1kb的5′侧翼序列.将含有TATA-box和CAAT-box的297bp的序列与LacZ报告基因构成嵌合的表达载体,用基因枪法转化雨生红球藻.lacZ的瞬间表达检测结果表明,这段上游序列能够驱动lacZ表达,具有启动子活性.     

结核分枝杆菌rpoB基因的生物信息学分析

通过生物信息学的方法对rpoB基因及其蛋白质序列的理化性质、亲/疏水性、信号肽、糖基化位点、磷酸化位点、二级结构和三级结构等进行预测分析。结果表明,RNA聚合酶β亚基为富含Val、Glu及Leu的非稳定亲水性蛋白,其中不含信号肽,磷酸化程度较高。α螺旋和无规则卷曲是RNA聚合酶β亚基的主要二级结构元件。用同源建模方法构建三维结构,通过Ramachandran Plot对模型进行评估得到了合理的RNA聚合酶β亚基结构模型。分析rpoB基因及其编码蛋白质的特征对于研究结核杆菌致病及耐利福平药物机理有着重要的意义。     

人参愈伤组织的PSY基因遗传转化

将八氢番茄红素合成酶基因（PSY）重组于植物双元表达载体pBin438,得到重组质粒pBin438-PSY。用冻融法将其导入农杆菌EHA101中,采用叶盘法转化人参愈伤组织,对所获得的抗性细胞系进行PCR和Southern检测,并对表达产物进行了薄层层析（TLC）、光谱分析、高效液相色谱（HPLC）检测及含量测定。结果表明PSY基因已成功导入人参愈伤组织细胞基因组,并已得到高效表达,表达产物β-胡萝卜素含量为143μg·g^-1人参细胞干重。本研究利用转基因方法在人参愈伤组织细胞中成功地表达了八氢番茄红素合成酶基因,为进一步提高人参的营养价值奠定了基础。     

人参愈伤组织的PSY 基因遗传转化

将八氢番茄红素合成酶基因(PSY)重组于植物双元表达载体pBin438, 得到重组质粒pBin438-PSY。用冻融法将其导入农杆菌EHA101中, 采用叶盘法转化人参愈伤组织, 对所获得的抗性细胞系进行PCR和Southern检测, 并对表达产物进行 了薄层层析(TLC)、光谱分析、高效液相色谱(HPLC)检测及含量测定。结果表明PSY基因已成功导入人参愈伤组织细胞基因组, 并已得到高效表达, 表达产物b-胡萝卜素含量为143 ug.g-1人参细胞干重。本研究利用转基因方法在人参愈伤组织细胞中成功地表达了八氢番茄红素合成酶基因, 为进一步提高人参的营养价值奠定了基础。     

黑鲷ELO基因编码蛋白结构与功能的生物信息学分析

黑鲷是一种抗逆性强的海水经济鱼类,但在长江以北无法在室外自然越冬,每年进行室内越冬又耗时耗力。为了培育黑鲷耐低温品系,探究黑鲷低温耐受的分子机制,研究了黑鲷脂肪酸延长酶（fatty acid elongase,ELO）基因编码蛋白的结构和功能。首先,运用DNAman 8软件对黑鲷、金头鲷、鱖鱼、斜带石斑鱼、鲤鱼等5种鱼类的ELO蛋白进行氨基酸序列比对,分析其同源性和进化关系;随后,利用生物信息学工具对黑鲷ELO蛋白的理化性质、亚细胞定位、信号肽、跨膜区、剪切位点、蛋白磷酸化、糖基化、二级结构、结构域、分子功能及蛋白质相互作用等进行分析,并进行同源建模与三维结构预测。氨基酸序列比对结果显示,黑鲷与其他鱼类之间序列的同源性较高,在所分析的5种鱼类中,黑鲷与金头鲷亲缘关系最近,与鲤科鱼类亲缘关系最远。生物信息学分析结果表明,ELO蛋白为碱性、小分子、稳定、非分泌型亲水蛋白质,亚细胞定位于细胞质、细胞核和线粒体;该蛋白质中存在22个剪切位点、19个磷酸化位点和 9个赖氨酸糖化作用位点,没有糖基化位点和信号肽;其包含多种二级结构,其中以α-螺旋为主,存在1个结构域及7个跨膜区域;ELO蛋白与其他10个蛋白质可能存在直接的相互作用关系,有可能影响雌激素合成。通过对黑鲷ELO基因编码蛋白结构与功能的生物信息学分析,初步判定其与低温耐受相关。研究结果为黑鲷耐低温品系选育提供了基础理论依据。     

金纹细蛾几丁质酶基因生物信息学分析

本文从生物信息学角度对克隆获得的金纹细蛾几丁质酶进行分析,通过课题组提交到GenBank的数据,采用在线分析及相应软件分析预测金纹细蛾几丁质酶(LrCHI)基因核苷酸和氨基酸序列的组成、理化性质、信号肽、糖基化位点、磷酸化位点、疏水性、二级结构和三级结构等,并构建系统发育树。结果表明:LrCHI开放阅读框由1737bp组成,推导578个氨基酸;此序列所编码的蛋白属于几丁质酶18家族,其N端含有信号肽和几丁质酶18家族活性位点,C端为几丁质结合区,无跨膜结构域区域;预测LrCHI为亲水性蛋白;金纹细蛾与鳞翅目的棉铃虫、甜菜夜蛾进化关系最近。分析结果可为LrCHI的科学研究提供有价值的信息,为进一步研究其高级结构与功能的关系提供理论依据。     

双峰驼凝乳酶原基因的生物信息学分析

通过生物信息学的方法对双峰驼凝乳酶原基因及相应的氨基酸序列的同源性、理化性质、保守结构域、亚细胞定位、信号肽、跨膜结构域、亲水性/疏水性、二级结构进行预测分析.结果表明,双峰驼凝乳酶原基因开放阅读框全长1 146 bp,编码381个氨基酸,属于胃蛋白酶A超家族,预测定位于内质网（膜）的稳定亲水性蛋白,具有一个16个氨基酸的信号肽,其不含跨膜结构域.无规卷曲是其二级结构中最大量的结构元件,α螺旋和延抻链分散于整个蛋白质中,活性位点的分析表明,编码蛋白有6类活性位点.分析双峰驼凝乳酶原基因及其编码蛋白质的特征,能够为深入开展双峰驼凝乳酶的表达和凝乳特性研究提供理论依据.     

牛RHOQ基因的电子克隆与生物信息学分析

利用电子克隆技术获得牛RHOQ基因cDNA序列,采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的基本理化性质、疏水性、信号肽、二级结构和亚细胞定位等方面进行预测和分析。结果表明,牛RHOQ基因的cDNA序列全长1 517 bp,包含1个618 bp开放阅读框,编码205个氨基酸;其编码蛋白属疏水性蛋白,不存在信号肽及跨膜结构,定位于分泌系统囊泡;二级结构主要以无规则卷曲和α-螺旋为主。牛RHOQ基因编码蛋白可能具有生长因子功能,可能在神经再生和突触延伸过程中起重要作用。     

人PRMT5基因的生物信息学分析

PRMT5 (Protein arginine methyltransferase 5)已经广泛地作为组蛋白甲基转移酶修饰H4R3、H2AR3和H3R8,从而潜在地影响多个信号传导途径。本研究为了对人PRMT5基因进行生物信息学方面的深入分析,以PRMT5基因序列及编码蛋白序列为材料,通过生物信息学方法分析了PRMT5基因的DNA序列、启动子及CpG岛、RNA结构,及该蛋白的理化性质、亚细胞定位、信号肽与跨膜区域、互作蛋白、系统发育等。研究结果表明,人PRMT5在物种间的保守性相对较高,位于染色体14q11.2,大小为1 911 bp,潜在核心启动子在1 014~1 064 bp,没有预测到CpG岛。PRMT5基因编码637个氨基酸残基,分子量为10 157 Da,等电点为5.88,不稳定系数是44.33;该蛋白更可能定位于细胞质,无明显的信号肽及跨膜结构;主要的二级结构元件是α-螺旋结构和无规卷曲,包含一个SAM-dependent MTase功能结构域,同时有10个可能的互作蛋白;进化分析表明黑猩猩和猕猴与人PRMT5蛋白亲缘关系最近。     

乌金猪FTO基因的克隆和表达分析

目的:克隆乌金猪脂肪和肥胖相关基因(FTO)编码区序列(CDS),分析其序列组成特征及在乌金猪不同组织中的表达情况。方法:采用反转录PCR方法从乌金猪脂肪组织中克隆FTO基因CDS,利用生物信息学方法分析其序列组成特征;采用实时PCR方法分析乌金猪FTO基因mRNA在不同组织中的表达情况。结果:克隆的FTO基因全长1518 bp(已提交至GenBank数据库,登录号为JQ031263),编码由505个氨基酸残基构成的蛋白,推测的相对分子质量为58.16×103,等电点为5.18;乌金猪与牛、羊、人和大鼠的FTO蛋白的氨基酸序列同源性分别为91%、90%、89%和83%;进化树分析显示,推测的乌金猪FTO蛋白的氨基酸组成与牛、羊的亲缘性较近,其次是人、大鼠;推测的氨基酸组成中无跨膜区,无信号肽,为亲水蛋白;分析发现该蛋白有22个磷酸化修饰位点,包括10个丝氨酸蛋白激酶磷酸化位点、7个苏氨酸蛋白激酶磷酸化位点、5个酪氨酸蛋白激酶磷酸化位点,200、246、302位氨基酸残基有糖基化位点;二级结构预测发现该蛋白共有201个螺旋、33个伸展链和271个卷曲结构;实时PCR检测的组织表达谱表明,FTO基因mRNA在乌金猪肝脏组织中的表达量最高,在脂肪、肾、脾中也有大量表达,在心脏、肌肉中的表达量最少。结论:为深入探讨乌金猪FTO基因的生物学功能奠定了重要基础。     

亚洲玉米螟幼虫酚氧化酶原基因序列的生物信息学分析

酚氧化酶原PPO是昆虫免疫的关键酶, 本文从生物信息学角度对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis Guenée幼虫PPO进行分析, 为进一步研究其高级结构与功能的关系提供理论依据。利用我们已提交到GenBank的数据, 采用在线分析及MEGA4和RasMol软件对亚洲玉米螟酚氧化酶原（Of-PPO）的核苷酸和氨基酸序列、系统发生关系和蛋白质三级结构进行分析。结果表明: Of-PPO全长cDNA序列有2 686 bp, 包含一个2 079 bp的开放阅读框, 其推导的693个氨基酸序列中包含6个组氨酸残基构成的2个铜离子结合位点, 以及保守的硫羟酸酯区域。Of-PPO属于PPO2类群, 其N端不含信号肽, 无跨膜结构域区域, 无糖基化位点, 44个磷酸化位点均匀分布于整个多肽链中, 有2段序列可能形成卷曲螺旋, 有5个区域的氨基酸具较强疏水性, 其二级结构中α-螺旋占22.54%, 随机卷曲占56.79%。同源建模显示其三级结构为“α/β型”中的“滚筒结构”, 存在一个明显的空位, 可能与该酶催化活性有关。本文可为Of-PPO的实验研究和应用开发提供有价值的信息。     

植物萜类合成酶3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶的生物信息学分析

采用生物信息学的方法和工具对已在GenBank上注册的橡胶、烟草、辣椒、穿心莲等植物的萜类合成酶3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶的核酸及氨基酸序列进行分析,并对其组成成分、信号肽、跨膜拓朴结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二级及三级结构、分子系统进化关系等进行预测和推断。结果表明该类酶基因的全长包括5′、3′非翻译区和一个开放阅读框,无信号肽,是一个跨膜的亲水性蛋白,包括两个功能HMG-CoA结合motif及两个功能NADPH结合motif,α-螺旋和不规则盘绕是蛋白质二级结构最大量的结构元件,β-转角和延伸链散布于整个蛋白质中,蛋白质的功能域在空间布局上折叠成“V”形,“V”形的两臂由螺旋状的N结构域和S结构域构成,中间部分由L结构域构成。     

毛白杨蔗糖合酶基因PtSUS1的克隆及其表达模式分析

蔗糖合酶（sucrose synthase）与植物库强调节、次生壁的形成和纤维素合成等有着密切的联系,其中在纤维素合成过程中的作用尤为显著。本研究根据我们已获得的毛白杨PtSUS1基因片段设计引物,采用RACE技术,获得了毛白杨PtSUS1的基因序列,测序结果显示该基因序列全长为2 669 bp,包括一个完整的阅读框,编码805个氨基酸。通过Blast检索分析表明,PtSUS1与拟南芥、巨桉、陆地棉、温州蜜柑、毛果杨SUS1的核酸和氨基酸序列的同源性分别达到76%~97%和82%~97%。运用生物信息软件对PtSUS1编码的蛋白进行了二级结构预测和功能位点分析,结果显示该蛋白氨基酸序列包括两个功能域,存在可能的磷酸化位点38个,无跨膜结构域存在。系统进化分析表明PtSUS1与PtSUS2关系最为接近。RT-PCR分析结果显示,PtSUS1在被检测的毛白杨根、茎、叶及雌雄花芽组织和器官中均有表达,呈现组成型表达模式。该研究为进一步深入探索毛白杨蔗糖合酶基因PtSUS1的功能奠定了基础。     

Structure of a Bacillus subtilis endo-beta-1,4-glucanase gene.

The nucleotide sequence of the portion of a Bacillus subtilis (strain PAP115) 3 kb Pst I fragment which contains an endo-beta-1, 4-glucanase gene has been determined. This gene encodes a protein of 499 amino acid residues (Mr = 55,234) with a typical B. subtilis signal peptide. Escherichia coli which has been transformed with this gene produces an extracellular endoglucanase with an amino-terminus corresponding to the thirtieth encoded amino acid residue. The gene is preceded by a cryptic reading frame with a rho-independent terminator structure, and itself has such a structure in the immediate 3'-flanking region. We have also identified, in the 5'-flanking region, nucleotide sequences which resemble promoter elements recognized by Bacillus RNA polymerase E sigma 43. Comparison of the encoded amino acid sequence to other known beta-glucanases reveals a small region of similarity to the encoded protein of the Clostridium thermocellum celB gene. These similar regions may contain substrate-binding and/or catalytic sites.