马铃薯StXYLP基因家族的生物信息学分析

[目的]在马铃薯基因组水平上鉴定木质形成素类蛋白(Xylogen-like protein, XYLP)基因家族,分析其理化性质及基因的表达模式。[方法]用生信学方法鉴定马铃薯XYLPs,分析其理化性质、亚细胞定位、进化关系、蛋白质结构、基因结构和染色体定位。利用芯片数据分析马铃薯StXYLPs的时空表达模式及对非生物胁迫的响应。[结果]马铃薯中共有20个StXYLPs;蛋白全长在139～221氨基酸之间,理论等电点在4.36～9.42之间,均锚定在质膜上;蛋白质结构基本相似,均具有保守的nsLTP结构域;StXYLPs在染色体上的定位具有偏好性;StXYLPs具有明显差异的组织表达模式,响应不同的非生物胁迫。[结论]StXYLPs与生长素、细胞分裂素和赤霉素共同调控马铃薯器官发育,19个StXYLPs表达受调控。12个StXYLPs受ABA诱导表达上调,在盐、高温及干旱胁迫下,14个StXYLPs受诱导表达上调,参与对抗非生物胁迫。     

人CITED4基因及蛋白的生物信息学分析

[目的]预测人CITED4基因启动子信息及其蛋白质的理化性质、亲疏水性、细胞亚定位、蛋白质结构、相互作用蛋白质以及GO注释,以期为发现其新功能提供理论和结构基础。[方法]利用Promoter Scan、Prot Param和Clustal X2.1等预测分析CITED4基因及其蛋白的相关信息。[结果]CITED4基因有2个启动子,其转录活性受SP1、AP-2和CREB影响;其蛋白质是由184个氨基酸组成的主要定位于细胞核的不稳定疏水蛋白质,不稳定系数为65.05;氨基酸序列在152~173间保守性强;二级结构含有47个α螺旋16个β折叠;三级结构的建立需要更多可靠的模板,CITED4通过与AP-2等转录因子相互作用调控多个基因的转录活性。[结论]CITED4表达受SP1、AP-2和CREB的调控,CITED4蛋白通过调节多个靶基因的转录调控人体正常生理或病理状态。     

绿脓杆菌外膜蛋白OprF的生物信息学分析

[目的]利用生物信息学方法预测绿脓杆菌外膜蛋白OprF的理化性质、高级结构和细胞表位。[方法]采用在线软件预测OprF蛋白的理化性质;Signal P 4.1软件预测OprF信号肽序列;利用TMHMM软件预测ACFA蛋白跨膜结构;SOPMA服务器预测蛋白的二级结构;Swiss-Model程序预测OprF三维结构;综合ABCpred与Bepi Pred方案预测OprF的B细胞表位;运用神经网络法预测OprF的CTL表位;使用MHC-Ⅱ类分子结合肽程序预测OprF的Th细胞表位。[结果]OprF为亲水性蛋白;1~24位氨基酸为信号肽序列;存在多个酶切位点;无跨膜结构并定位于细胞膜外;二级结构中含无规则卷曲34.36%、α-螺旋31.90%、β-转角11.66%、β-片层22.09%;并可能存在3个B细胞表位、2个CTL表位、4个Th细胞表位。[结论]系统分析了OprF蛋白的理化性质、信号肽、跨膜结构、二级与三级结构,以及B、T细胞抗原表位。     

人转录因子AP4的生物信息学分析

[目的]预测分析人转录因子激活增强子结合蛋白4(activating enhancer binding protein 4,AP4)的性质、结构和功能。[方法]采用生物信息学方法对人AP4蛋白的理化性质、物种间同源性、信号肽与跨膜区、亲水性、蛋白亚细胞定位、蛋白质二/三级结构、三级结构可靠性、蛋白质相互作用等方面进行预测和分析。[结果]人AP4蛋白全长338个氨基酸,理论等电点5.63,相对分子质量38.73 kDa。AP4在进化上较为保守,不含信号肽与跨膜区,属于亲水性蛋白质,94.1%可信度定位于细胞核。二级结构含10个α螺旋区,占全部氨基酸的54.14%,5个β折叠区,占7.99%,其余37.87%的氨基酸处于无规卷曲状态。三维建模结果可靠。预测到10个与AP4存在相互作用的蛋白。[结论]系统预测分析了人AP4蛋白的性质、结构和功能。     

大叶藻基因组铵根转运蛋白AMT的生物信息学特征

本研究利用生物信息学方法,对大叶藻基因组中8个铵根转运蛋白(ZmAMTs)基因特征、氨基酸组成成分、理化性质以及二级结构进行预测和分析,同时还分析了大叶藻与拟南芥、水稻、烟草及百脉根的AMT基因家族之间的联系。大叶藻基因组中8个AMT基因分为AMT1 (5个成员)和AMT2 (3个成员)两个子家族,所编码的蛋白质含有9～11个跨膜区,且均为疏水性蛋白质,二级结构均由α螺旋、直链延伸和无规卷曲三种形式构成。除此之外,大叶藻AMT家族蛋白具有相似的三维结构,多数成员定位于细胞质、质膜和叶绿体膜上。本研究对大叶藻铵根转运蛋白进行了详细的生物信息学分析,可为今后深入研究该家族基因的结构特征和功能提供参考。     

人中心体蛋白Cep57的生物信息学分析

[目的]对人中心体蛋白Cep57(Centrosomal Protein 57)的理化性质、亲疏水性、跨膜区域、信号肽区域、二级结构、三级结构、蛋白质之间的相互作用、亚细胞定位进行预测分析。[方法]采用生物信息学方法,使用多种分析软件对Cep57进行预测分析。[结果]Cep57由500个氨基酸组成,等电点为9.35,在哺乳动物中较为保守;二级结构预测发现9个α螺旋和3个β折叠片层,三级结构预测结果的可靠性为100%,拉曼图分析表明预测结构稳定;亚细胞定位主要分布于细胞质及细胞核。[结论]人中心体蛋白Cep57是一个存在2种核定位序列的不稳定亲水蛋白,在细胞内分布范围广泛,参与维持细胞骨架的稳定及细胞周期的调控等生理活动。     

人P2Y_2蛋白的生物信息分析

[目的]利用生物信息学对人P2Y_2蛋白质的理化性质、物种的同源性、亲水性/疏水性、跨膜区域、蛋白质二级结构和三级结构、蛋白质间的相互作用、GO注释进行预测分析。[方法]使用多种分析软件对P2Y_2蛋白进行在线预测分析。[结果]人P2Y_2蛋白有377个氨基酸,等电点为9.72,哺乳动物中保守性较高;二级结构存在8个α螺旋和2个β折叠,三级结构预测结果的可靠性为39.42%,拉曼图分析表明预测结果较稳定,P2Y_2蛋白分布范围广,在神经元、神经胶质、内皮细胞和肿瘤的信号通路中有重要作用。[结论]P2Y_2蛋白存在2种核定位序列的不稳定疏水蛋白,有6个跨膜区且分布广泛,参与细胞衰老、伤口愈合等多种生理过程。     

大黄鱼QM-like(PcQM)蛋白生物信息学分析

[目的]通过分析PcQM蛋白质的结构,预测其高级结构和功能,为进一步研究PcQM蛋白提供理论依据。[方法]利用Blast P和相关分析蛋白质理化性质与结构的软件,对PcQM蛋白进行结构与功能预测分析。[结果]PcQM蛋白不存在N端信号肽,存在多个酶切位点,无跨膜结构,定位在细胞质中。不存在二硫键,该蛋白含26.05%α-螺旋结构(H),20.93%β-折叠结构(E),53.02%无规则卷曲(L)。最后,通过Swiss-Model程序预测了PcQM蛋白的三级结构。[结论]较全面地分析和预测了PcQM蛋白的理化性质、二级结构和三级结构等。为深入分析PcQM在大黄鱼(Larimichthys crocea)体内免疫调节功能研究,提供了理论依据。     

光滑鳖甲肽聚糖识别蛋白的生物信息学分析

[目的]预测光滑鳖甲肽聚糖识别蛋白的结构与功能。[方法]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,同时构建其编码产物的系统进化树。[结果]此蛋白的理论分子量为21.882 k D,包含一个由20个氨基酸组成的信号肽,属亲水蛋白,分泌到胞外发挥作用,可能具有信号转导和响应胁迫与免疫反应的功能,与赤拟谷盗的同源性最高,具有能够与肽聚糖结合的保守的PGRP结构域和一个Ⅱ型酰胺酶结构域。[结论]光滑鳖甲肽聚糖识别蛋白Ap PGRP-FD1基因克隆成功,生物信息学分析及结合蛋白质结构与功能预测可为深入研究ApPGRP-FD1提供理论指导。     

人CREB1基因及蛋白的生物信息学分析

[目的]利用生物信息学方法预测分析人CREB1基因的启动子情况及蛋白质的理化性质、亲疏水性、细胞亚定位、蛋白质多级结构、与之相互作用的蛋白质以及GO注释。[方法]利用相应软件及网站预测分析CREB1基因及其蛋白的相关信息。[结果]发现CREB1基因存在4个启动子,其转录受SP1和AP-2影响较大;其蛋白质是由431个氨基酸组成的主要定位于细胞核的不稳定亲水蛋白,其等电点为5.44,序列在多个物种间保守性强;二级结构主要由α螺旋和无规卷曲;需要更多可靠的模板构建三级结构;CREB1调控由c AMP介导的信号通路,对神经系统疾病及肿瘤的发生发展有重要作用。[结论]SP1和AP2通过调控多个启动子影响CREB1的表达,其蛋白质主要定位于细胞核,通过调控c AMP介导的信号通路维持人体正常生理状态。     

杨树基因组AMT转运蛋白的生物信息学特性

本研究中,通过隐马尔科夫模型(HMM)和杨树蛋白质库搜索,共找到17个杨树铵转运体蛋白(PtAMTs).利用生物信息学方法,我们对杨树家族17条AMT蛋白序列的系统发生和AMT基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级结构进行预测和分析,同时还分析了杨树与拟南芥、水稻、番茄、百脉根和欧洲油菜的AMT基因家族之间的联系.二级结构预测结果发现不同成员间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;α-螺旋和无规则卷曲为主要二级结构组成部分.同源性比对分析表明,PtAMT基因家族主要分为2个亚家族,AMT1 (11个成员)和AMT2 (6个成员),基因结果分析表明AMT2亚家族成员不含内含子.杨树AMT蛋白的亚细胞定位分析表明PtAMT主要定位于膜结构上.电子表达图谱分析结果表明:只有XP_002309151和 XP_002334025基因有对应的EST序列,并有相应的电子表达谱,并主要在花蕾表达.     

高粱SUT基因家族的生物信息学分析

蔗糖转运蛋白(sucrose transporters,SUTs)属于跨膜转运蛋白,大多数参与蔗糖的吸收和转运。迄今为止,对高粱蔗糖转运蛋白知之甚少,为进一步研究高粱蔗糖转运蛋白家族(SbSUTs),本研究利用生物信息学方法对SbSUTs的6个成员(编号SbSUT1~SbSUT6)进行蛋白理化性质、基因结构、蛋白结构、同源性及系统进化树构建等分析。结果表明:SbSUTs是一种无信号肽、定位于质膜和叶绿体类囊膜上的疏水性膜蛋白;SbSUTs均具有GPH结构功能域,是高度保守的蛋白;α-螺旋和无规卷曲是主要的二级结构元件,其三级结构较为相似。本研究为探究SbSUTs蛋白家族在高粱的蔗糖吸收及转运中的功能提供理论依据。     

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。     

人线粒体转录延伸因子蛋白结构与功能的生物信息学分析

[目的]基于生物信息学方法分析人线粒体转录延伸因子TEFM蛋白的结构和功能。[方法]检索Uniprot数据库中人线粒体转录终止因子TEFM蛋白的氨基酸序列,利用生物信息学方法对人TEFM的理化性质、物种间的蛋白质同源性、跨膜区、亲水性/疏水性、亚细胞定位、蛋白质二级结构、保守结构域、蛋白质三级结构、蛋白质相互作用进行预测与分析。[结果]人TEFM全长360个氨基酸,理论等电点9.39,属于TEFM蛋白超家族,不含跨膜区,属于亲水蛋白;人TEFM含有一个保守的螺旋-发夹-螺旋(HHH_3)结构域,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,三维建模空间结构与二级结构预测结果相符,进一步分析建模结果可靠。与人TEFM相互作用的蛋白质均为线粒体DNA转录因子或线粒体RNA聚合酶。[结论]人TEFM具有线粒体转录延伸因子蛋白超家族的典型结构,生物信息学分析结果对深入研究人TEFM在线粒体基因转录调控中的作用具有一定的理论指导意义。     

黄瓜CsEXP10蛋白的结构构建和分析

利用一系列生物信息学软件预测了黄瓜CsEXP10蛋白的理化性质、卷曲螺旋、疏水性、信号肽、跨膜结构、糖基位点、活性位点、亚细胞定位及二级和高级结构.结果 表明:该蛋白是一个疏水性稳定蛋白,定位于细胞壁,含有4个α-螺旋,11个β-折叠,5个跨膜区域和10个糖基化位点.     

罗布麻CesA基因家族的生物信息学分析

植物体中纤维素是细胞壁形成的主要成分,不仅参与细胞形态的建成,调控细胞发育,还参与细胞内多种细胞信号转导途径,进而影响植物体的生长发育。纤维素合酶是植物体合成纤维素的主要酶类。为了探究CesA基因家族对罗布麻生长发育及纤维素合成的调控机理,该文通过生物信息学分析方法,从基因家族鉴定、结构分析、蛋白理化性质与多级结构预测、亚细胞定位、信号肽、进化关系和顺式作用元件等方面,对罗布麻CesA基因家族进行系统鉴定和分子特征分析。结果表明:基于全基因组测序,罗布麻CesA基因家族鉴定含有15个成员,分布在罗布麻11条染色体中的8条上,其编码蛋白的氨基酸数量为730～1 158,相对分子质量81 280.81～130 123.18 kDa,理论等电点6.18～8.83。除了AvCesA3、AvCesA5、AvCesA7、AvCesA10和AvCesA11蛋白为稳定蛋白,其余成员均为不稳定蛋白;除了AvCesA12蛋白为疏水性蛋白,其余成员均为亲水性蛋白。该家族成员包含3～14个外显子,8～15个保守基序。编码蛋白主要分布于质膜与高尔基体上,无信号肽,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主要构成元件。AvCesA15蛋白的跨膜结构域和三级结构与其他成员存在显著不同。罗布麻CesA基因进化时主要受纯化选择作用。对上游1 500bp区域顺式作用元件分析,结果显示罗布麻CesA基因受到光、温度、水分、氧气等环境因子及生长素、赤霉素、脱落酸、乙烯、水杨酸等植物激素调控。该研究为进一步探究罗布麻CesA基因家族的生物学功能、提高纤维品质与品种改良奠定理论基础。     

葡萄基因组中KUP蛋白的生物信息学分析

植物钾(K+)转运体蛋白在K+的跨膜运输中起重要作用,进而维持植物体正常生长和代谢活动.本研究中,通过隐马尔科夫模型(HMM)和葡萄蛋白质库搜索,共找到18个葡萄钾转运体蛋白(VvKUPs).利用生物信息学方法,我们对葡萄家族12条KUP蛋白序列的系统发生和KUP基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥、水稻和杨树的KUP基因家族之间的联系.基因组定位结果发现其分布在至少9条染色体上.二级结构预测结果发现不同成员间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;α-螺旋和无规则卷曲为主要二级结构组成部分.基因结构分析表明,KUP基因家族成员分别含有7～10个内含子.葡萄KUP蛋白的亚细胞定位分析表明VvKUP主要定位于膜结构上.电子表达图谱分析结果表明:12条KUP基因有对应的EST序列,其中的11条KUP有相应的电子表达谱,并主要在花、果实、花序和花蕾等组织部位表达.     

牦牛HORMAD1基因的克隆及生物信息学分析

利用分子克隆技术获得了牦牛HORMAD1基因编码区序列,并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、二级结构等方面进行了预测和分析.结果表明,牦牛HORMAD1基因包含一个长度为1 182 bp的开放阅读框,编码393个氨基酸;其编码蛋白属于亲水性蛋白,无明显的信号肽,含有很多个磷酸化位点.二级结构主要以无规则卷曲和α螺旋为主.HORMAD1基因编码产物氨基酸邻接系统树表明,牦牛HORMAD1与黄牛、马和猪等物种的HORMAD1氨基酸遗传距离较近,具有高度相似性.     

基于生物信息学方法预测人线粒体转录终止因子3蛋白的结构与功能

目的:基于生物信息学预测人线粒体转录终止因子3(hMTERF3)蛋白的结构与功能。方法:利用GenBank、Uniprot、ExPASy、SWISS-PROT数据库资源和不同的生物信息学软件对hMTERF3蛋白进行系统研究,包括hMTERF3的理化性质、跨膜区和信号肽、二级结构功能域、亚细胞定位、蛋白质的功能分类预测、同源蛋白质多重序列比对、系统发育树构建、三级结构同源建模。结果:软件预测hMTERF3蛋白的相对分子质量为47.97×103,等电点为8.60,不具信号肽和跨膜区;二级结构分析显示主要为螺旋和无规则卷曲,包含6个MTERF基序,三级结构预测结果与二级结构预测结果相符;亚细胞定位分析结果显示该蛋白定位于人线粒体;功能分类预测其为转运和结合蛋白,参与基因转录调控;同源蛋白质多重序列比对和进化分析显示,hMTERF3蛋白与大鼠、小鼠等哺乳动物的MTERF3蛋白具有高度同源性,在系统发育树上聚为一类。结论:hMTERF3蛋白的生物信息学分析为进一步开展对该蛋白的结构和功能的实验研究提供了理论依据。     

高粱全基因组NRT1基因鉴定、表达与DNA变异分析

硝态氮是旱地植物吸收氮素的主要形式,其吸收与硝酸盐转运蛋白1(NRT1)密切相关。高粱(Sorghum bicolor)较耐贫瘠,对土壤中的氮素吸收和利用效率较高。以拟南芥、水稻的NRT1为基础,通过Blast筛选高粱核酸和蛋白数据库获得SbNRT1基因全长序列,并结合生物信息学方法鉴定出了20个SbNRT1基因,对其进行基因结构、系统进化树、基因表达、选择进化分析,同时对其蛋白质的理化性质、二级和三级结构进行分析。结果显示:SbNRT1分布于SBI-01~SBI-10上(除SBI-08);SbNRT1蛋白质均为疏水性蛋白,绝大多数蛋白质没有信号肽,且亚细胞定位在质膜上;二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,SbNRT1蛋白三级结构与预测一致,可信度均达到93%;SbNRT1存在8个分支,高粱与谷子、玉米的NRT1同源关系更近,且高粱在进化上出现了单双子叶的分化;Sobic.004G193000基因在生育期多个部位表达水平较高,Sobic.001G133900、Sobic.003G295500和Sobic.001G302800在高粱根部受硝酸盐诱导表达,也受铵盐和尿素诱导;高粱种质基因组重测序数据计算的ka/ks值表明,SbNRT1的进化具有纯化效应。该研究结果为进一步探讨高粱氮高效相关基因的功能研究提供了基础。