基于氨基酸特征序列的蛋白质结构分析

针对蛋白质序列中氨基酸的核苷酸组成部分及其相关特征信息,提出另外的σ-等序列的概念,并讨论了其主要特征与次要特征,可作为对蛋白质进行定性和定量比较的一种方法,用来判断这些物种的同源性和相似性程度。然后,对所取的全α螺旋,全β折叠和αβ类序列,利用σ-,τ-,στ序列的概念,给出蛋白质序列的相关氨基酸特征序列。同时对三类共18个蛋白质序列进行数值刻划,给出数值刻划图并进行分析。     

基于混沌游走方法的Rh血型系统中RHD基因的分析

利用基于经典HP模型的蛋白质序列混沌游走方法（chaos game representation,CGR）,给出了RHD基因的蛋白质序列CGR图,可视作蛋白质序列二级结构的一个特征图谱描述．对临床上的血型鉴别有一定的参考价值．另外．还根据由Jeffrey在1990年提出的描绘DNA序列的CGR方法,给出了RHD基因的DNA序列的CGR图．并且根据RHD基因DNA序列的CGR图算出了尺日D基因相应的马尔可夫两步转移概率矩阵,从概率矩阵表可以看出RHD基因对编码氨基酸的三联子的第3个碱基的使用偏好性．     

cis基因交换形成RHD-CE(2-9)-D等位基因

以往通过基因组DNA分析,分别在高加索人和中国人中观察到少数Rh阴性个体存在RHD基因第1和第10外显子,但是该等位基因形成的具体分子机制尚有争论。本文分别针对RHD基因mRNA的5′-和3′-非编码区设计一对特异性引物,通过逆转录PCR（RT-PCR）和cDNA测序,分析2例RHD基因阳性（拥有第1和第10外显子）、D抗原表型阴性个体的全长mRNA/cDNA序列,同时以1例正常Rh阳性个体（CcDDee）作对照。结果正常Rh阳性个体拥有正常RHD基因mRNA,2名携带RHD基因的Rh阴性个体则均检出存在与正常RHD基因或RHCE基因转录产物相同长度、以及相同外显子构成的mRNA,但该转录子的第1和第10外显子及3′-非编码区序列与RHD基因一致,而第2～9外显子全部序列与RHCE(e)基因mRNA相同,表明2名个体均存在RHD-CE(2~9)-D融合RHD等位基因,即其RHD基因的第2～9外显子被同源RHCE(e)基因替换,导致不能编码正常RhD蛋白,形成个体D抗原阴性表型。     

氨基酸的分子结构与遗传密码简并及二维集合分类

根据氨基酸遗传密码子的简并程度,可将64个遗传密码子分为高简并度类（3,4,6度简并组）和低简并度类（1,2度简并组）两大类。高简并度类有9个氨基酸,其分子量比较小,等电点的分布比较集中。低简并度类有11个氨基酸,其分子结构比较复杂,参考Taylor对氨基酸特性的分类图,本文提出以分子量（M）及等电点（P）作为氨基酸的化学特性坐标,作出其二维集合MP分类图,MP分类图可以反映出氨基酸的各种属性,如分子量的大小,简并度的高低,极性与非极性、带电荷或不带电荷,疏水性与亲水性,以及氨基酸残基的种类等。根据氨基酸的分类分析,可以认为：高简并度氨基酸多数是脂烃类和羟脂烃类的氨基酸,分子量比较小,分子结构比较简单,大部分为疏子性,主要组成跨膜结构或蛋白质的结构域,可能是出现较早的氨基酸;而低简并度的氨基酸,分子结构比较复杂,分子量比较大,多数是和蛋白质功能有密切联系的基团,可能是进化出现较晚的结构。     

鉴定9个新的RHD基因mRNA可变剪接体

为了研究各种RHD基因mRNA可变剪接体的基因结构, 应用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测正常人脐血样本RHD mRNA, 对RHD cDNA进行TA克隆和序列分析, 对各可变剪接体的剪接位点进行DNA序列分析, 并将RHD mRNA进行表达序列标签(ESTs)分析。结果在28个阳性克隆中, 除全长RHD cDNA外, 共检测到12种(包括9种新的)RHD可变剪接体, 发现外显子遗漏、5′和3′剪接位点变异3种剪接形式, 涉及外显子2~9, 其中6种新的剪接体同时存在RHD和RHCE基因同源杂交现象。ESTs分析还检索到内含子保留形式的剪接体。研究表明, RHD基因mRNA存在复杂的可变剪接机制, 除已报道的剪接体外, 检测到9种新的RHD可变剪接体, 并发现了可变剪接和同源杂交并存现象。     

银杏叶绿体petD基因的克隆与表达

根据黑松、云杉、菠菜与玉米叶绿体petD基因序列设计引物,以银杏叶绿体基因组DNA为模板,PCR扩增克隆了银杏叶绿体petD基因（GenBank登录号为DQ923066,命名为GbpetD）的序列。序列分析显示,GbpetD基因组DNA序列编码区长1243bp,含1个内含子和2个外显子,其外显子序列编码177个氨基酸。相似性比对显示,该基因编码区序列与云杉、台东苏铁、黑松、莴苣、木薯、北美落叶松的petD基因核苷酸同源性为84％-99％,氨基酸序列同源性为85％-93％。系统进化树分析结果表明GbpetD蛋白质与黑松、北美落叶松、云杉、苏铁等裸子植物的petD蛋白质聚类关系最近。半定量RT—PCR分析表明,GbpetD基因在银杏叶和茎中表达,在叶中表达量最大。     

橡胶树白粉菌MAT相关基因(STE2基因)的克隆及表达分析

以橡胶树白粉菌(Oidium heveae B.A.Steinm)为材料,根据同源性克隆得到一个MAT相关基因的DNA和c DNA序列,命名为OH-MAT2。生物信息学分析表明,这个基因DNA全长为964 bp,具有一个921 bp的完整开放阅读框(ORF),编码307个氨基酸。其编码的蛋白质分子量为35 584.1,等电点为9.78,且是稳定的疏水性蛋白质。氨基酸序列分析该蛋白质具有STE2家族的保守结构域。结构预测表明该蛋白质主要有α-螺旋、β-折叠及转角构成。相对荧光定量显示该基因在侵染不同时段有表达,且差异明显。     

斜纹夜核多角体病毒DNA XbaⅠ4.0kb片段锌指蛋白基因及重复序列分析

测定了斜纹夜核多角体病毒（Spodoptera litura nucleopolyhedrovirus,SpltNPV)中山大学分离株基因DNA XbaI4.0片段全序列,该片段包括一个锌指蛋白基因及三个区域的DNA重复序列（SR1、SR2、SR3）。该锌指蛋白基因读码框为2196个核苷酸,编码731个氨基的蛋白质,分子量为83．09KD,该蛋白的等电点为4．61,在其5‘非编码区内有一个杆状病毒早期启动子基序GAGT5及一个TATA盒,在其终止密码的下游有5个真核生物转录mRNA时poly(A)加尾信号AATAAA。在223－241氨基酸残基之间有一个锌指蛋白基序,这一基序属于锌指蛋白基序中的C3HC4类,即环指（Ring finger)类基序,在323－340氨基酸残基区域为一个核定位信号,该蛋白可能为一个高度折叠的蛋白质。在该片段中存在三个DNA重复序列区域（SAR1、SR2、SR3）,其中SR1与SR3区或存在更大量的重复序列,SR1区域其中的一个重复序列长达41bp,SR1,SR3重复序列区域可能作为该病毒转录的增强子,或者作为DNA复制的起始点。     

甘薯质体中的乙酰辅酶A羧化酶亚基基因accD的克隆与序列分析

依据烟草质体全基因组序列设计引物,以甘薯质体基因组DNA为模板,PCR扩增包含质体accD基因完整编码区在内的一段序列（GenBank登录号为GQ395771）。序列分析表明：该片段全长为2209bp,包括1548bp的nccD基因编码序列,推测编码515个氨基酸的蛋白质,该蛋白序列具有异质型β-CT中保守的锌指结构和C末端5个基元。同时绘制了该DNA片段的限制性酶切图谱。相似性比较显示,甘薯accD基因与大豆、马铃薯、拟南芥、人参、莴苣、葡萄、海岛棉、甘蓝、辣椒、菠菜、番茄和烟草的accD基因核苷酸相似性为72％-87％,氨基酸相似性为58％-83％。     

甜瓜抗霜霉病基因同源序列克隆与分析

采用RT—PCR扩增的方法,从高抗霜霉病甜瓜品种‘日本安农二号’中克隆到约3kb的cDNA片段（命名为MRGH-D,该基因是一个连续的通读编码框,编码1007个氨基酸。推测的蛋白质分子量为113．7kDa,等电点为7．88,蛋白质预测无跨膜区。根据推测的氨基酸序列,该基因属于TIR—NBS—LRR类抗病基因,具有TIR-NBS—LRR类抗病基因所有的保守结构域。核苷酸序列和氨基酸序列同源性分析结果显示,MRGH-J与甜瓜抗病基因的同源序列MRGHl2及抗霜霉病相关基因mp-19均具有高达99％的同源性,推测该基因可能在甜瓜抗霜霉病中起作用。     

Characterization of the recombination hot spot involved in the genomic rearrangement leading to the hybrid D-CE-D gene in the D(VI) phenotype.

In the Caucasian population, the RH locus of RhD-positive individuals is composed of two homologous genes, RHD and RHCE, arranged in tandem but of a single gene, RHCE, in RhD-negative individuals. Many variants recently characterized carry rearranged RH genes, most often by an unidirectional segmental DNA-exchange (gene-conversion) event. In D(VI) variants of type II, RHD is a D-CE-D hybrid gene in which the DNA fragment carrying exons 4-6 has been replaced by the corresponding sequences from the RHCE gene. To identify precisely and characterize the two transition sites, we have studied, by both PCR and sequence analysis, a genomic region between the 3' end of intron 3 and exon 7 in normal RHCE and RHD genes as well as in D(VI) DNA. We show that the D-CE breakpoint is located in intron 3, within a 250-bp fragment comprising an Alu S sequence, and that the CE-D breakpoint lies within a 39-bp fragment in intron 6. This Alu S sequence (and the 100-bp region immediately downstream) most likely defines a recombination hot spot, since there lies also the 5' breakpoint of different rearrangement events leading to D-CE and CE-D transitions in hybrid D(VI),DFR and Dc-,R(N) gene complexes, respectively.     

丹参中硫堇基因SmTHI的克隆和表达分析

丹参EST序列的Blast分析表明,一条序列与硫堇（thionin,THI）基因有较高的同源性,该序列长575bp,包含1个长366bp的开放阅读框（ORF）,编码121个氨基酸,命名为SmTHI,GenBank登陆号为DQ212984。在此基础上设计引物,分别从cDNA和gDNA水平上克隆到该基因的全编码区序列的结果表明,该基因无内含子。序列分析表明,该编码蛋白与大多数植物的THI蛋白前体高度同源,并符合植物硫堇类蛋白的序列模式和特征：C—C—x（5）．R．x（2）-[FY]-x（2）-C,N端具17个氨基酸的信号肽,中间46个氨基酸为成熟THI部分,C端的58个氨基酸为酸性多肽部分。成熟的THI蛋白带正电荷,偏碱性,推测可能有抗病原微生物活性。实时定量PCR检测SmTHI在丹参不同组织部位的表达以及在黄瓜细菌性角斑病菌（PSL）、NaCl和水杨酸（sA）溶液诱导下的表达结果表明：SmTHI在植物的根、茎和叶中均有不同程度的表达,其表达丰度为叶〉茎〉根：在PSL、NaCl和sA溶液诱导下该基因的表达呈上调趋势。     

A recombination hot spot in the Rh genes revealed by analysis of unrelated donors with the rare D-- phenotype.

We have studied the arrangement of Rh (rhesus) genes in donors who are completely null for the products of one of them, RHCE. We show that five of six homozygous individuals with the so-called Rh D-- phenotype, who express no red-cell antigens of the C/c and E/e series, have rearranged RHCE genes in which internal sequences have been replaced by the corresponding sequences from RHD. Moreover, although there is heterogeneity at the 3' end, the 5' boundary of this chimerism is within the same small interval around exon 2. This interval is characterized by an exceptionally high degree of sequence homology between RHCE and RHD, a high density of dispersed repetitive elements, and the presence of an alternating purine-pyrimidine copolymer tract. We suggest that these features may explain the mechanistic basis for the origin of the rearrangement.     

甘菊BADH基因cDNA的克隆及在盐胁迫下的表达

利用PCR、RT—PCR和PCR—RACE技术,从菊科植物甘菊（Dendranthema lavandulifolium）中克隆到2个甜菜碱醛脱氢酶（betaine aldehyde dehydrogenase,BADH）基因的同源基因,分别命名为DlBADH1和DlBADH2,GenBank登录号分别为DQ011151和DQ011152。DlBADH1的cDNA全长1821bp,其开放阅读框编码503个氨基酸的蛋白质;DlBADH2全长1918bp,编码506个氨基酸的蛋白质。两个基因核苷酸序列的同源性为97％,推导的氨基酸序列的同源性为98％。与已发表的其它植物BADH基因氨基酸序列的同源性在64％以上。在推导的氨基酸序列中,均含有醛脱氢酶所具有的高度保守的十肽（VTLELGGKSP）以及与酶功能有关的半胱氨酸残基（C）。在推导的氨基酸序列的系统关系中,甘菊位于其它双子叶植物和单子叶植物之间,与其植物分类的系统关系相吻合。RT—PCR—Southern半定量表达分析表明,甘菊BADH基因家族中存在表达受盐诱导的成员。     

2D-MH: A web-server for generating graphic representation of protein sequences based on the physicochemical properties of their constituent amino acids

Introduction of graphic representation for biological sequences can provide intuitive overall pictures as well as useful insights for performing large-scale analysis. Here, a new two-dimensional graph, called “2D-MH”, is proposed to represent protein sequences. It is formed by incorporating the information of the side-chain mass of each of the constituent amino acids and its hydrophobicity. The graphic curve thus generated is featured by (1) an one-to-one correspondence relation without circuit or degeneracy, (2) better reflecting the innate structure of the protein sequence, (3) clear visibility in displaying the similarity of protein sequences, (4) more sensitive for the mutation sites important for drug targeting, and (5) being able to be used as a metric for the “evolutionary distance” of a protein from one species to the other. It is anticipated that the presented graphic method may become a useful vehicle for large-scale analysis of the avalanche of protein sequences generated in the post-genomic age. As a web-server, 2D-MH is freely accessible at http://icpr.jci.jx.cn/bioinfo/pplot/2D-MH, by which one can easily generate the two-dimensional graphs for any number of protein sequences and compare the evolutionary distances between them.     

Evolution of RH genes in hominoids: characterization of a gorilla RHCE-like gene

The human RH locus is responsible for the expression of the Rh blood group antigens. It consists of two closely linked genes, RHD and RHCE, that exhibit 92% similarity between coding regions. These observations suggest that they are derived from a relatively recent duplication event. Previously a study of nonhuman primate RH-like genes demonstrated that ancestral RH gene duplication occurred in the common ancestor of man, chimpanzees and gorillas. By amplification of intron 3 and intron 4 of gorilla RH-like genes, we have now shown that, like man, gorillas possess two types of RH intron 3 (RHCE intron 3 being 289 bp longer than the RHD intron 3) and two types of intron 4 (RHCE intron 4 being 654 bp longer than the RHD intron 4). Here we report the characterization of a cDNA encoded by a gorilla RH-like gene which possesses introns 3 and 4 of the RHCE type. A comparison of this gorilla RHCE-like coding sequence with previously characterized human and ape cDNA sequences suggests that RH genes experienced complex recombination events after duplication in the common ancestor of humans, chimpanzees and gorillas.     

石蒜Mg^2＋转运体基因LrMGT的克隆与分析

从石蒜〔Lycoris radiata（L’Hér.）Herb.〕叶片全长cDNA文库中克隆获得Mg^2＋转运体（MGT）基因LrMGT。序列分析结果显示：LrMGT基因的cDNA序列全长1 726 bp,其中开放阅读框（ORF）长度921 bp,编码306个氨基酸。石蒜LrMGT基因编码的氨基酸序列的理论相对分子质量为33 635,理论等电点为pI 5.14,为疏水性膜蛋白,不具有信号肽。序列比对结果表明：石蒜LrMGT基因编码的氨基酸序列与小米〔Setaria italica（Linn.）Beauv.〕、水稻（Oryza sativa Linn.）和拟南芥〔Arabidopsis thaliana（Linn.）Heynh.〕等植物的MGT基因编码的氨基酸序列的相似性较高,相似度达到72%~76%;石蒜LrMGT基因与其他植物MGT基因编码的氨基酸序列的保守区域较大,均具有较高的保守性。在NJ系统树上石蒜LrMGT基因编码的氨基酸序列与禾本科（Gramineae）植物二穗短柄草〔Brachypodium distachyum（Linn.）Beauv.〕、水稻、高粱〔Sorghum bicolor（Linn.）Moench〕和小米MGT基因编码的氨基酸序列聚为同一个分支,表明它们可能具有较近的进化关系。实时荧光定量PCR结果表明：石蒜LrMGT基因在根和鳞茎中的相对表达量较高,在叶片和花中的相对表达量较低,具有明显的组织特异性。