牛ASCL2基因生物信息学分析

在人与小鼠中,A SCL2基因是一个母源表达的印记基因,在早期胚胎和胎盘发育中起重要作用。牛A SCL2基因的印记状态和印记的分子机理还没有被研究。本研究采用生物信息学方法对牛A SCL2基因分子进化、启动子和CpG岛区域以及蛋白的高级结构进行分析和预测,为进一步揭示该基因生物学功能和其分子调控机理奠定基础。对21种哺乳动物A SCL2基因的mRNA序列进化分析表明：这21种哺乳动物间的遗传距离小于0.536,且牛与猪遗传距离最小,为0.106,与基因进化树分析结果一致。CpG岛在线软件预测显示,在牛中,该基因上游5 k序列中有三个CpG岛。启动子在线软件预测和转录因子分析相结合显示,启动子最可能位于该基因5'端上游4725~4775 bp处CpG岛区域内,此区域包括大量潜在转录因子结合位点,并在4734 bp处存在一个TATA框。蛋白质在线软件分析表明,A SCL2基因编码一种螺旋-环-螺旋形转录因子,有α-螺旋、β-转角和无规则卷曲3种二级结构。     

人APEX1基因的生物信息学分析

APEX1是影响基因表达和氧化还原活性相关碱基修复和多功能蛋白的关键基因,对APEX1基因及编码蛋白进行生物信息学方面的深入分析,更有利于对APEX1基因相关癌症及其他遗传流行病学的阐述。本研究利用生物信息学分析方法以11个物种APEX1基因序列及编码蛋白序列为研究对象,对人APEX1基因进行了系统进化分析及预测启动子及Cp G岛,并对其蛋白质理化性质及结构功能等进行了预测分析。核酸分析结果表明,人APEX1基因包含5个外显子,预测核心启动子区域为158~208 bp。进化分析结果显示,人与黑猩猩的遗传距离为0.003,亲缘关系最近。蛋白预测软件结果显示,人APEX1蛋白主要由自由卷曲及α-螺旋结构组成,无合适信号肽及明显跨膜区,表明该基因不参与跨膜物质运输及信号转导。     

猪ANK1基因单核苷酸多态性与启动子区域活性分析

本实验旨在通过构建猪ANK1基因启动子序列的双荧光素酶报告基因系统,分析ANK1基因启动子活性,寻找ANK1基因启动子的核心区域,为下一步研究猪ANK1基因启动子序列SNP与活性之间的关系提供依据。利用Methprimer和Ali Baba2.1软件预测分析ANK1基因启动子区序列,预测其转录结合位点和Cp G岛。利用直接测序法,对广西巴马小型猪和长白猪共64个样品的ANK1基因启动子核心区域的单核苷酸多态性进行研究。双荧光素酶实验结果表明所预测的序列具有启动子活性,并寻找到启动子的核心区域;同时发现了16个SNP位点,它们分别是:-19、-133、-147、-187、-228、-246、-332、-360、-369、-468、-549、-550、-615、-696、-725和-798。     

牦牛ZP3基因的克隆及蛋白质结构的预测

本研究对牦牛ZP3基因的编码区进行了克隆,在此基础上对ZP3蛋白的分子结构预测,为研究牦牛受精生物学提供基础。根据GenBank中普通牛的ZP3核苷酸序列设计特异性引物,以牦牛卵巢组织总RNA为模板,通过RT-PCR技术扩增牦牛ZP3基因cDNA序列(GenBank登录号为GQ856646),利用DNAMAN生物软件进行核苷酸和氨基酸序列分析、蛋白质专家系统ExPASy进行ZP3蛋白质分子结构预测。结果表明,扩增出的牦牛ZP3基因编码序列长1 266 bp,编码421个氨基酸。牦牛与牛、猪、狗、人、鼠和鸡ZP3基因核苷酸相应序列的同源性分别为98.42%、96.73%、79.67%、78.71%、69.15%和56.61%,氨基酸同源性分别为98.10%、83.85%、74.24%、70.26%、62.62%和46.12%,符合物种进化规律。预测的ZP3蛋白二级和三级结构显示它是一个具有22个氨基酸信号肽的亲水性β-桶状跨膜蛋白。牦牛ZP3基因编码区的成功克隆,为进一步研究该基因的结构与功能及其在受精过程中的作用提供了基础。     

癫痫相关基因SCN1A启动子区多态性位点的生物信息学分析

SCN1A是多种神经系统疾病的致病基因,该基因的精确表达对于维持神经系统正常功能非常重要.为了认识SCN1A启动子区多态性位点(single nucleotide polymorphisms,SNPs)的保守性及其功能意义,应用生物信息学方法分析了目前已发表位于SCN1A启动子区的11个SNPs,分别命名S1～S11.分析结果表明,S3、S5和S7等位基因频率没有人种差异性,其余SNP等位基因频率均有人种差异性;接近核心启动子的SNPs要比远离核心启动子SNPs的保守程度高,提示靠近核心启动子的SNPs影响SCN1A基因表达的概率可能越大;大部分SNPs祖传等位基因在哺乳动物中是保守的(S3除外),暗示这些SNPs新生等位基因有可能在人类进化过程起到一定的作用:启动子分析软件预测发现,含S2、S4、S8及S9等4个SNPs不同等位基因的同一序列分别存在不同转录因子结合元件,而含S1和S11不同等位基因的同一序列都只能预测到含其中一个等位基因的序列存在转录因子结合元件,这些差异可能是SNPs影响SCN1A表达的重要原因之一.这些分析将为进一步研究SCN1A启动子区SNPs与神经系统疾病的相互关系打下基础.     

人TCF7L2基因启动子生物信息学分析

[目的]探讨人TCF7L2基因启动子特征。[方法]从UCSC数据库获得人TCF7L2基因5'调控区2 000 bp序列,利用多种在线软件对启动子、转录因子结合位点、Cp G岛、SNP等进行分析。[结果]5'调控区2 000 bp序列正义链上至少存在5个潜在的启动子,其中-242～-192 bp、-853～-803 bp之间可能包含核心启动子。查找到1个TATA盒,存在1个长度为499 bp的Cp G岛。Ali Baba2. 1、PROMO和JASPAR软件分别预测到241、944、1 035(正义链)个转录因子结合位点。利用conreal程序在人和小鼠TCF7L2基因启动子保守区域内预测到207个共同的转录因子结合位点,涉及到66种转录因子。启动子区发现2个SNP位点。[结论]对人TCF7L2基因启动子进行了生物信息学分析,获得了启动子特征。     

猪POU1F1基因5’侧翼区克隆及序列分析

POU1F1基因是POU基因家族的成员之一,对哺乳动物的早期发育和相关基因启动表达起重要的调控作用。本文利用染色体步移技术,从长白猪基因组中首次克隆到了约1．5kb的POU1F1基因5’侧翼区序列,并利用相关软件对其进行了序列分析和物种间POU1F1基因5’侧翼区序列比对及进化树构建。结果表明所克隆的片段中含典型的TATA盒（-57）和类CAAT盒序列（-87）。TESS软件分析发现在启动子附近有一系列潜在的重要的转录因子结合位点。序列比对结果表明不同物种POU1F1基因的转录起始点上游-150bp区域保守性较强,可能是启动子的核心序列。其中猪与牛的同源性最高,其次是黑猩猩、人、狗,与大鼠、小鼠和鸡同源性较低,与斑马鱼序列同源性最低。同源序列主要集中在转录起始点上游-150bp至-1000bp区域。Vista中的MLAGAN程序构建的系统进化树真实反应了物种间进化关系。     

牛MA GEL2的基因结构及在组织和胎盘中印记状态分析

本研究旨在揭示牛PWS/AS (Prader-willi syndrome/angelman syndrome)印记区域中的MAGEL2 (Melanoma antigen-like gene 2)基因的结构特点及其在成年牛组织及胎盘中的印记状态。生物信息学软件分析发现,牛MAGEL2基因位于21号染色体,为单外显子蛋白编码基因,编码长为1 183个氨基酸的多肽序列,其产物为MAGE家族成员之一。构建MAGEL2基因的进化树,发现牛MAGEL2基因与羊相似性最高。MAGEL2在不同物种之间具有较高的保守性。应用基于单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNP)的RTPCR产物直接测序的方法分析MAGEL2在牛8个组织和器官(心,肝,脾,肺,肾,肌肉,脂肪和大脑)及胎盘的印记状态。比较杂合牛基因组PCR产物和RT-PCR产物在SNP位点的测序结果发现,MAGEL2基因在成年牛组织及胎盘中均为单等位表达,提示MAGEL2基因在牛中是印记的。     

心脏肌球蛋白结合蛋白C的生物信息学分析

MYBPC3基因突变是家族性肥厚型心肌病的原因之一。本文对心脏肌球蛋白结合蛋白C基因(cardic myosin binding protein C,MYBPC3)及其编码蛋白(c My BP-C)进行生物信息学分析。运用生物信息学相关数据库和在线生物学软件分析MYBPC3基因的结构与突变位点,对c My BP-C蛋白分子物种间的序列同源性、蛋白质空间结构、理化性质、组织特异性、蛋白质翻译后修饰、蛋白质相互作用网络进行分析。结果表明人MYBPC3基因mRNA全长为4 217 bp,编码区为3 825 bp,MYBPC3基因编码1 274个氨基酸组成的多肽,与物种进化程度一致,属于免疫球蛋白超家族,是酸性亲水蛋白,稳定性不高,其主要二级结构元件为随机卷曲。与c My BP-C存在相互作用的基因和蛋白主要是磷酸激酶与肌小节组成成分。本文对MYBPC3基因进行生物信息学分析,为深入研究MYBPC3基因的分子功能以及靶向治疗遗传性心肌病提供一定的依据。     

miR-171基因家族进化分析及靶基因预测

运用生物信息学方法在miRBase中搜索植物miR-171基因家族的序列,分析miR-171序列的进化特征并预测其靶基因。结果表明,在38种植物中共搜索到219条miR-171序列,大部分miR-171基因都存在于基因间隔区。进化分析表明,miR-171基因家族的进化与物种进化关联不大。采用3个miRNA靶基因预测软件对大豆和玉米miR-171基因的靶基因进行预测,发现了miR-171可能参与生长因子、转录因子、蛋白酶等的调控,作用范围非常广泛。     

人PRL-3基因启动子的克隆及转录因子Snail结合位点的初步鉴定

促肝细胞再生磷酸酶-3(PRL-3)是重要的肿瘤转移相关基因,其转录调控机制一直未被阐明.应用TRED在线分析系统共获得3种可能的人PRL-3基因启动子区域.通过与人基因组序列进行比对,发现其中3号启动子序列距离人PRL-3基因距离最近,位于该基因上游约1 kb的DNA区域,与5′端非翻译区域邻接.在线Consite分析系统发现,-500 bp至-451bp之间存在Snail结合的核心寡核苷酸序列CACCTG.运用分子克隆的方法获得PRL-3基因启动子2段区域-699 bp至299bp及-642 bp至-383 bp区域,后者具有Snail结合位点核心寡核苷酸序列CACCTG.构建具有荧光素酶报告基因的pGL3载体并检测其启动子活性.-699～299 bp区域与-642～-383 bp区域的DNA片段在SW480、SW620、CNE2、293A细胞中均具有启动子活性,其中含有Snail结合位点核心寡核苷酸序列CACCTG的短片段活性强于较完整的序列.染色质免疫沉淀结合PCR扩增技术及凝胶迁移阻滞实验确定PRL-3基因启动子区域具有Snail结合位点.研究确定,PRL-3基因的启动子位于转录起始位点上游700 bp与下游300 bp的DNA区域,PRL-3基因启动子存在转录因子Snail结合元件.     

藏羚羊组蛋白去乙酰化酶1 基因编码区的克隆与序列分析

为探讨藏羚羊的低氧适应机制与高原低氧环境的相关性,采用RT-PCR 技术,首次从藏羚羊心肌组织总DNA 中克隆出组蛋白去乙酰化酶1 (Histone deacetylase1,HDAC1)基因的编码区序列。该序列全长为1 449 bp,
编码482 个氨基酸,预测其蛋白质分子量约为55 kDa。序列分析表明,藏羚羊HDAC1 基因的编码区序列与其它哺乳动物相似性超过90% ,其中与牛的相似性最高为98.27% ;它的氨基酸序列与其它哺乳动物的相似性达到
98.76% ～ 99.59%,显示出极高的保守性。利用邻接法(Neighbor-Joining,NJ 法)构建的分子系统进化树聚类结果表明,藏羚羊与牛先聚为一类,该聚类结果与传统的物种进化关系基本一致。藏羚羊HDAC1 基因编码区的成
功获得,为进一步揭示藏羚羊低氧适应的表观遗传机制奠定基础。     

鲤科鱼类胰岛素受体基因IRa和IRb酪氨酸激酶区CDS的分子变异和进化

胰岛素受体基因在调控细胞生长、分化和个体发育方面具有重要的生物学功能,研究基因功能区变异和分子进化对于理解鱼类不同物种之间胰岛素受体基因表达调控和个体尺寸控制具有重要意义.本研究在鲤科鱼类中选择37种代表性物种和5种鲤科外的鲤形目鱼类作为外类群,通过PCR扩增、克隆和测序,获得它们的IRa和IRbDNA序列,并提取CDS序列.分别基于IRa和IRb酪氨酸激酶区CDS序列,分析其分子变异和进化,以理解IR基因在鲤科鱼类中的基因分化特征.结果显示,采用UPGMA方法对IR基因家族构建的基因树中,鱼类IRa和IRb基因分别聚为单系群,说明鲤科鱼类IR基因复制后IRa和IRb基因分别进化为两类明显不同的基因.分子进化分析显示,基于IRa或IRb单个基因构建的鲤科鱼类MP树中各系群间进化速率无显著性差异,说明基因IRa在鲤科鱼类不同系群间受到相似的进化压力,基因IRb也是如此.尽管由IRa和IRbCDS推导出的酪氨酸激酶区氨基酸序列高度保守,但序列变异特征可清楚地显示该区中氨基酸序列的差异,蛋白质IRa和IRb酪氨酸激酶区中呈现出来的这种差异,预示着胰岛素受体IRa和IRb在信号传导中扮演不同的角色.     

空间飞行水稻pi-hit-1基因启动子功能分析

pi-hit-1基因是本实验室通过空间诱变找到的一个水稻新基因。为了对pi-hit-1基因启动子结构和功能进行研究,首先使用植物启动子分析数据库(PlantProm DB-TSSP,TFSEARCH,PLACE及PlantCARE)对该基因转录调控区序列进行预测分析,结果显示该基因上游调控区存在多个顺式元件,主要集中在翻译起始位点前300bp的区域,转录起始位点位于翻译起始位点前100bp,在转录起始位点前132bp存在TATA box元件。凝胶电泳迁移率实验(EMSA)发现翻译起始位点上游约300bp存在转录因子特异结合位点,为该基因的核心启动子,这与预测结果一致。采用系统生物学的方法研究水稻新基因pi-hit-1启动子结构,发现了该基因的核心启动子元件,为研究空间环境如何影响基因的转录调控提供了重要依据。     

丝氨酸蛋白酶超家族分子结构进化研究

采用刚体结构比较法进行蛋白质的结构比较,根据结构比较分数构建分子进化树, 研究丝氨酸蛋白酶超家族分子的进化规律。对分子进化树进行了一些初步分析,得到了一些有意义的结果。根据蛋白质的进化,可以比较精确的确定某物种的进化地位,对于物种的分类具有重要意义。通过对超家族分子进化的研究可以了解蛋白质超家族不同蛋白质之间的亲缘关系和蛋白质之间的进化差异,对于蛋白质工程分子设计提供帮助,对蛋白质结构预测具有一定意义     

贵州本地山羊TFB1M基因启动子区多态性生物信息学分析

目的:采用DNA池结合PCR技术,筛选TFB1M基因启动子区SNP位点,并分析其对启动子区的影响。方法:利用多种生物信息学软件预测TFB1M基因核心启动子范围、转录因子结合位点、CpG岛。结果:TFB1M基因启动子区发现1个SNP位点G-234A。TFSEARCH软件预测结果显示TFB1M基因启动子区转录因子ADR1与Sp1位置调换,且ADR1位置的提前导致TFB1M基因转录效率增高。结论:G-234A位点可能影响TFB1M基因转录,试验结果为进一步分析TFB1M基因启动子区功能奠定基础。     

毛白杨PtLFY基因启动子的克隆及其瞬时表达分析

为了研究毛白杨LEAFY同源基因PtLFY的表达调控规律,利用PCR技术从毛白杨基因组DNA中克隆出PtLFY基因上游一段1575 bp的序列。经PLACE、PlantCARE在线软件分析表明,该序列含有TATA-BOX、CAAT-BOX等启动子基本元件,另外,还包含干旱诱导的MYB结合位点、脱落酸(ABA)响应元件、光响应元件等其他一些调控序列。因此,PtLFY的表达可能受干旱、ABA、光照等因子的调控。利用FootPrinter在线软件对毛白杨等6个物种的LFY同源基因启动子进行比对,发现不同物种的启动子相对保守,但也存在差异,说明LFY基因在功能上具有相似性,但存在一定差异。在序列分析的基础上,构建由PtLFY启动子驱动GUS报告基因的植物表达载体,命名为PtLFYp1304。通过农杆菌介导的方法转化烟草,对该启动子进行瞬时表达研究,结果表明PtLFY启动子可以驱动GUS基因在烟草根、茎、叶和花器官中表达,但在根、茎、叶中仅微弱表达,表达强度明显低于CaMV35S启动子,而在花萼和雄蕊中表达强烈。     

甘薯苯丙氨酸解氨酶基因IbPAL的克隆与表达分析

本研究基于甘薯(Ipomoea batatas(L.) Lam.)与绿原酸合成代谢相关的转录组数据克隆了苯丙氨酸解氨酶基因Ib PAL,通过蛋白序列比对、系统进化分析、二级和三维蛋白结构预测、跨膜结构域以及启动子分析,对该基因的氨基酸序列和启动子序列的结构特征进行了解析;通过qRT-PCR技术分析该基因在不同甘薯品种的根、茎、茎尖和叶中的表达情况,并对其进行亚细胞定位验证。结果显示,Ib PAL的CDS序列全长2130 bp,编码709个氨基酸。其氨基酸序列与已知物种的氨基酸序列同源性在80%以上。Ib PAL蛋白以α螺旋和随机卷曲为主,具有1个可能的跨膜螺旋区。该基因启动子中包含多个顺式作用元件。表达模式分析结果表明,Ib PAL主要在茎和茎尖中表达,其在甘薯品种‘EC16’4个组织器官中的表达量均显著高于其他品种。亚细胞定位结果显示该基因在细胞膜和细胞核上均可以表达。     

miR-124基因家族的分子进化与靶基因预测

MicroRNA (miRNA)是一类内源基因编码的长度约22个核苷酸的非编码单链RNA分子.依据其在进化中高度保守的特点,利用生物信息学方法在目前已测序的物种中搜寻在哺乳动物中枢神经系统特异表达的miR-124基因的同源序列.在80个不同的动物物种中找到了150条miR-124基因的同源序列,其中27条为新发现的序列.目前发现的miR-124基因中,除线虫cel-mir-124和小鼠mmu-mir-124-2位于内含子之外,其他均位于基因间隔区.不同物种中,miR-124基因成熟序列的相似性为89.54％,前体序列为41.98％.miR-124基因在大多数无脊椎动物中为单拷贝,而在脊椎动物中大多为多拷贝,表明从无脊推动物到脊椎动物进化过程中miR-124基因发生了重复.靶基因预测结果显示,在人、小鼠和大鼠等哺乳动物中mir-124大多靶位点也是保守的.