家蝇Prohibitin基因的生物信息学分析

为对家蝇Prohibitin蛋白序列进行生物信息学分析,从而为该基因功能研究奠定基础。利用在线分析程序和相关工具软件分析Prohibitin蛋白的理化性质、结构域、并预测其空间结构和功能。结果表明家蝇Prohibitin蛋白由277个氨基酸组成,分子量为30.54 k Da,理论等电点为5.26,为稳定蛋白,有跨膜区,但不含信号肽,该蛋白属于PHB保守结构域家族,亚细胞定位于细胞质,二级结构以α-螺旋为主。蛋白同源性比对结果显示,昆虫中的Prohibitin蛋白具有较高的同源性。这些分析结果可为今后深入研究该蛋白的结构特征和功能提供参考。     

人Boule基因启动子区结合蛋白的生物信息学分析

目的：对精子发生RNA结合蛋白Boule基因启动子区结合蛋白进行生物信息学分析。方法：从基因参考序列数据库获取Boule基因启动子区序列,使用TFSEARCH程序对启动子序列中的转录因子结合位点进行预测。结果：成功获得长度为2kb的人Boule基因启动子区序列。该启动子区Thresholdscore〉90的共有60个转录因子结合位点,涉及sox家族、GATA结合蛋白家族、热休克因子家族、锌指蛋白Kruppel家族、POU家族、runt家族、同源异型框基因家族、TALE类同源结构蛋白家族、转录因子螺旋环螺旋家族、IKAROS家族、FOX家族11个家族的转录因子和3个TATAbox。结论：Boule基因表达的调控是在一定时间或空间上、一种或多种调节蛋白作用的复杂过程。调控Boule基因表达的转录因子绝大部分与胚胎发育、性别决定、个体生长密切相关。     

重组琼胶酶rAgaN3基因的生物信息学分析

利用生物信息学软件和数据库对从Microbulbifer sp.BN中得到的琼胶酶rAgaN3全长基因进行预测分析,结果表明:重组琼胶酶rAgaN3理论分子量为31.243 kDa,理论等电为4.81,不稳定系数为26.23,脂肪系数为62.35,平均疏水性系数为-0.662,无跨膜结构域,无信号肽;二级结构表明该蛋白无螺旋结构,有15个折叠结构,其余均为卷曲结构;序列相似性分析表明,蛋白rAgaN3属于糖苷水解酶GH16家族,为β-琼胶酶;以同源蛋白3wz1A(同源性88%)为模板,通过同源建模构建出了蛋白三级结构,并用拉式图进行了结构检验。琼胶酶rAgaN3基因的生物信息学分析,为琼胶酶的异源表达提供了指导,为琼胶酶的定点突变、深入研究其结构和功能的关系打下良好基础。     

油棕等热带植物DXS基因的生物信息学分析

油棕等热带植物含有丰富的胡萝卜素和维生素E等类异戊二烯物质,类胡萝卜素和甾醇等类异戊二烯物质在植物生命活动中扮演重要角色,并且对保护人类健康具有重要意义,MEP途径是合成类异戊二烯的重要途径之一。DXS是MEP途径中的第一个限速酶,其功能在油棕等热带植物中极其保守。为了弄清油棕等热带植物DXS的结构和功能特点,该研究利用生物信息学工具和软件对以油棕等热带植物类异戊二烯合成关键基因DXS为对象,进行核酸和氨基酸序列的理化性质、蛋白质结构以及功能结构域等分析,探讨了不同物种间的亲缘关系。结果表明:DXS基因起始密码子均为ATG,终止密码子则分为TAG、TAA和TGA,DXS蛋白质属于不具有信号肽的亲水性蛋白,可能作为转运蛋白在叶绿体基质中发挥作用,未发现明显的跨膜结构域,磷酸化位点有36个,其中丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸位点分别为17、11和8个,无规则卷曲和α-螺旋是蛋白质二级结构主要的结构元件,三级结构预测具有DXS酶特征,硫胺素焦磷酸盐结合位点和PLN02582保守结构域,不同植物DXS功能结构域非常保守,可以作为判断不同物种间亲缘关系的重要依据。该研究结果为油棕等热带植物DXS的结构、功能分析和利用提供了进一步的信息,为其品质性状分子机制研究及遗传改良奠定了基础。     

木质素生物合成酶CCR基因的生物信息学分析

肉桂酰辅酶A还原酶(Cinnamoyl-CoA reductase,CCR)是催化木质素特异途径的第一个关键酶,是调节碳素流向木质素潜在的控制关节点,对木质素单体的生物合成起着重要作用。通过NCBI数据库收集来自裸子植物、单子叶植物及双子叶植物的35条CCR基因的完整信息,对35条CCR基因的cDNA及其编码的氨基酸序列的进化规律、理化性质、结构域、导肽、信号肽、跨膜结构域、亲/疏水性以及蛋白质结构等性状进行了生物信息学分析与预测,构建了CCR基因的系统发育树。分析结果表明,单子叶植物CCR基因中GC的含量明显高于双子叶植物;CCR基因编码的氨基酸序列存在9个保守区域;所编码氨基酸的理化性质基本一致,但单子叶、双子叶及裸子植物的CCR基因编码主要氨基酸的种类和含量存在着差异;CCR蛋白的N-端存在一个脱氢酶/差向异构酶/辅酶Ⅰ结合蛋白的结构域,无导肽、信号肽及跨膜结构域,属亲水性蛋白;进化树绘制以及同源建模结果表明,CCR基因的进化和植物的进化基本一致,CCR蛋白三级结构模型的空间结构稳定,建模结果可靠。分析结果对于深入研究CCR蛋白在木质素合成中的作用具有一定的理论指导意义。     

几种经济植物UFGT基因的生物信息学分析

本文根据在GenBank中已登录的葡萄、玉米、水稻、草莓、拟南芥和苹果等植物的类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因的核苷酸序列和氨基酸序列,应用生物信息学软件预测了其理化性质、疏水性/亲水性、导肽、跨膜结构、卷曲螺旋结构、二级结构、功能结构域及高级结构,并构建了类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶蛋白家族的系统进化树.结果表明这几种植物的UFGT基因核苷酸序列除葡萄存在2个外显子外,其它植物均存在1个外显子.含量最丰富的氨基酸是Leu、Ala、Gly、Val和Ser等,除葡萄、苹果UFGT属于不稳定类蛋白外,其余均属于稳定类蛋白.进一步研究分析表明,这几种植物UFGT蛋白存在明显的疏水区和亲水区、信号肽、跨膜结构以及卷曲螺旋.二级结构组成上比例相似,并且都由α-螺旋、延伸链和无规则卷曲所组成.它们都存在UDPGT、COG1819和MGT等保守域.除了拟南芥外,其它几种植物都能够通过同源建模建立UFGT蛋白的三维结构.进化分析表明,把它们的UFGT 基因分成5个类群,其中3个大类群,另外陆地棉和野芭蕉的UFGT基因分别单独成一类.本工作将为深入研究该蛋白在植物花、果实和叶片等器官颜色变化中发挥的功能,开展生物大分子结构模拟以及药物设计提供抛砖引玉的作用.     

西红花MADS-box基因家族的生物信息学分析

西红花是中国传统中药材,以花柱入药,被誉为"植物黄金"。MADS-box转录因子家族在显花植物的花器官形成和分化过程中发挥重要作用,其有极大的可能影响西红花花器官的形成进而影响花柱发育。本研究采用生物信息学方法,对来自西红花转录组数据库中的17条MADS-box转录因子的核苷酸进行解读,及对其编码的氨基酸序列的组成成分、理化性质、信号肽、导肽、跨膜结构域、亚细胞定位、亲疏水性、蛋白质的二级、三级结构及功能域进行预测分析,并将西红花和其他植物的MADS-box蛋白进行同源比对,同时构建了西红花和模式植物拟南芥MADS-box蛋白家族的系统进化树。结果表明,西红花MADS-box基因的开放阅读框在630~750 bp左右,分子量在24~29 kD之间,理论等电点(pI)均大于7,介于8.69~9.54之间,表现为碱性疏水蛋白,既不含有信号肽也没有跨膜结构,二级结构主要原件为α-螺旋和无规则卷曲,含有一个MADS-MEF结构域和K-box结构域。氨基酸同源性比对结果表明西红花和石刁柏的MADS-box蛋白同源性较高。与拟南芥的进化树分析结果显示,西红花MADS-box蛋白可聚为两大类,分属于MIKC和Mβ亚家族。本工作可为今后进一步深入研究西红花MADS-box蛋白的生物学功能提供可靠的参考依据。     

酿酒酵母减数分裂的事件和特异性基因

减数分裂是生物体重要的有性生殖方式,它提供来自母本和父本的基因信息,产生具有生物多样性的子代,使其能够适应环境的变化而不断进化。本文简述了现已阐明的酿酒酵母减数分裂的重要事件如同源染色体配对、联会、基因重组、染色体分裂和特异性基因。在同源染色体配对的过程中现已发现了2条途径,一条由Rad51独立完成,另一条有Dmc1、Hop2、Rad51和Mnd1参与,同时Rad51也可能参与。Red1、Hop1和Zip1是联会复合体的组成成分,而联会也要求其他减数分裂的特异性基因如Hop2的参与。基因重组是减数分裂中最重要的事件,它为子代提供了新的遗传信息,是生物多样性的基础之一。Spo11、Rad52组、Dmc1、Mnd1、Msh4、Msh5、Mek1、Red1和Hop1参与了基因重组。Spo11是发现和研究得最早的启动基因重组的基因之一;Rec8、Spo13和Sgo1参与了染色体分裂的过程。     

RACE法克隆甜菜NR基因及生物信息学分析

硝酸还原酶是氮素代谢的关键酶和限速酶,研究硝酸还原酶的功能对提高甜菜的产量具有重要作用。运用RACE法克隆出甜菜的硝酸还原酶基因,并利用生物信息学对甜菜NR进行主要结构分析和功能预测,并使其在拟南芥中表达,观察根对向重性应答过程中的弯曲情况。结果表〖JP2〗明,利用RACE法克隆得到甜菜NR cDNA全长为2 760 bp;甜菜NR为易溶、亲水性强的蛋白;二级结构预测结果显示,甜菜NR为混合型蛋白;甜菜NR含有钼辅因子、细胞色素b5、FAD及NADH结合域,具有跨膜区域,但不含有信号肽;利用拟南芥突变体观察到野生型比突变体的弯曲较快,暗示甜菜的NR基因可能通过调节NO积〖JP〗累参与植物向重性应答。     

X病毒属6个成员中国分离物CP基因的克隆及同源性分析

根据Genbank报道的大蒜A病毒(GarVA)、大蒜B病毒(GarVB)、大蒜C病毒(GarVC)、大蒜D病毒(GarVD)、大蒜E病毒(GarVE)和大蒜X病毒(GarVX)的序列设计引物,克隆外壳蛋白(CP)基因、测序并进行同源性分析。结果表明,6种病毒CP基因分别由756、735、780、753、759和732核苷酸组成。氨基酸序列多重对齐比对结果表明,GarVC与GarVD同源性最低(57.69%),GarVB与GarVX同源性最高(87.70%);同属6种病毒CP基因在C端变异性大,N端保守。进化树显示Gar-VA、GarVE和GarVD成簇,GarVB和GarVX成簇,GarVC与其他5种病毒亲缘关系较远。本研究结果为预测6种病毒之间是否存在血清学交叉反应,在进行ELISA检测是否会相互干扰提供指导意义。     

MATLAB 7.X生物信息工具箱的应用--系统发生分析(五)

MATLAB 7.X生物信息工具箱为广大用户提供了一个用于系统发生分析的综合环境,它能利用数据库资源,方便获取DNA/蛋白质序列数据,所有操作简单高效,结果可视化程度高。在工具箱提供的开放环境里,用户还可以根据自己的目标来设计和利用分析工具。本文介绍MATLAB7.X生物信息工具箱在构建系统发生树方面的应用,以人科线粒体基因序列作为分子标记构建一株人科系统发生树为例,说明在MATLAB环境下对系统发生树的分析和处理。     

Phylogenetic invariants for the general Markov model of sequence mutation

A phylogenetic invariant for a model of biological sequence evolution along a phylogenetic tree is a polynomial that vanishes on the expected frequencies of base patterns at the terminal taxa. While the use of these invariants for phylogenetic inference has long been of interest, explicitly constructing such invariants has been problematic.We construct invariants for the general Markov model of kappa-base sequence evolution on an n-taxon tree, for any kappa and n. The method depends primarily on the observation that certain matrices defined in terms of expected pattern frequencies must commute, and yields many invariants of degree kappa+1, regardless of the value of n. We define strong and parameter-strong sets of invariants, and prove several theorems indicating that the set of invariants produced here has these properties on certain sets of possible pattern frequencies. Thus our invariants may be sufficient for phylogenetic applications.     

miR156靶基因SPL在植物中的系统分布和进化模式分析

Squamosa promoterbinding proteinlike genes （SPLs）在植物发育过程中具有重要作用。很多SPLs被miR156调节,然而,对于它们在植物中的系统分布和进化模式还知之甚少。本文对9个测序物种（藻类,苔藓,石松,单子叶和双子叶植物）的183个SPLs进行了生物信息学分析。结果表明miR156应答元件（MREs）仅在陆生植物SPLs中发现,藻类中不存在。系统进化分析显示陆生植物SPLs分为两大分支：group I和group II。 MiR156靶基因仅分布于group II,表明它们有着共同的祖先。Group II进一步分为7个亚支（IIaIIg）,miR156靶基因分布在除IId外的其余6个亚支的特定SPLs。系统分类与基因结构的相关性反映了SPL靶基因结构上的变化。在进化过程中,它们可能发生外显子的丢失且伴随MRE的丢失。另外,基因重复对SPL靶基因的丰度变化影响很大,尤其是被子植物与低等植物分歧后它们数量明显增加。以拟南芥为模式植物分析发现串联重复和片段重复是SPL靶基因扩张的主要机制。     

基于k-mer组分信息的系统发生树构建方法

随着越来越多基因组的测序完成,基于全基因组的非比对的系统发生分析已成为研究热点。不同的生物物种或个体基因组之间的核酸组分不完全相同。遗传语言-DNA序列的信息很大程度上反映在其k—mer频数中。基于基因组序列k-mer频数的系统发生树则从新的角度为我们提供物种之间的亲缘关系。本文定义基于k-mer,频数的信息参数,并用它表征基因组序列,计算不同基因组之间信息参数的距离,用邻接法对84个病毒构建了系统发生树,发现构建的系统发生树很大程度上与已有的系统发生树相吻合。     

平榛AGAMOUS基因的克隆与生物信息学分析

以野生平榛(Corylus heterophylla Fischer)为试材,采用RT-PCR方法从花芽中获得了一个平榛AGAMOUS基因cDNA,命名为ChAG,GenBank登录号为JN828811.序列分析结果表明,ChAG基因编码一个长度为726 bp,编码241个氨基酸的开放阅读框.氨基酸序列分析显示,该基因属于MADS家族AG亚家族.序列比对和系统进化分析表明,ChAG基因与欧榛的亲缘关系最近,相似性达99％.采用生物信息学手段对ChAG基因的保守结构域、疏水性和二级结构等进行分析.     

牡丹PsCS基因的克隆及序列分析

以牡丹品种‘赵粉’(Paeonia suffruticosa L.cv.‘Zhao Fen’)为试材,采用RT-PCR和RACE方法从雄蕊中获得了一个牡丹柠檬酸合成醇(citrate synthase,CS)基因cDNA全长,命名为PsCS,GenBank登录号为HQ449568.其cDNA全长1 564 bp,包含75 bp的5’非编码区、73 bp的3 '非编码区和一个长度为1 416 bp编码471个氨基酸的开放阅读框.序列比对和系统进化分析表明,PsCS与葡萄的亲缘关系最近,相似性达89.4％以上.