猪圆环病毒Ⅱ型SC株ORF3基因克隆及其编码蛋白的生物信息学分析

本研究根据GenBank登录的猪圆环病毒基因组序列(DQ180392.1)来设计引物,用PCR法扩增出PCV-2四川株(PCV-2SC)ORF3基因,并克隆到PMD19-T载体进行测序,同时利用在线生物信息学软件及数据库对ORF3基因及其编码蛋白进行生物信息学分析。研究结果表明,成功构建了命名为P-S-PCV-2SCORF3的重组质粒;测序结果得知PCV-2SCORF3基因全长315bp,共编码104个氨基酸;BLAST比对发现该基因与GenBank中国内外参考毒株核苷酸同源性在98%~100%之间。利用在线生物信息学软件对PCV-2SCORF3编码蛋白结构特征进行分析,发现该蛋白含有12个潜在的磷酸化位点,ORF3成熟蛋白有4个主要的抗原位点;亚细胞定位分析结果表明,编码蛋白主要存在于线粒体中和细胞核中并各占43.5%和34.8%,这证实了PCV-2SCORF3编码蛋白属于胞质蛋白,抗原区位集中于胞膜,有向胞核移动的趋势,功能强大,可能与细胞凋亡有关。疏水性分析发现,该编码蛋白具有一定的疏水性,与该蛋白的表面抗原决定族和膜蛋白中穿越膜的肽片段及该蛋白的高级结构的形成有关,预示其高疏水性区又与膜蛋白的跨膜区有着明显相关性。本研究成功进行了PCV-2SCORF3基因的克隆和生物信息学分析,为今后研究此基因的生物学功能以及研究该病毒疫苗的方法奠定理论基础。     

陆川猪GPR1基因的克隆及生物信息学分析

本试验旨在对陆川猪G蛋白偶联受体1(G protein-coupled receptor 1,GPR1)基因进行克隆及相关生物信息学分析。本研究根据NCBI上公布的野猪GPR1基因序列设计引物,应用RT-PCR技术扩增得到包含全长编码区在内的基因片段,应用生物信息学软件对陆川猪GPR1基因的理化性质,修饰结构,二级结构和三级结构进行分析。结果显示:GPR1基因编码区全长1 068 bp,编码355个氨基酸;与NCBI上公布的野猪(NM_001190244.1)、牛(NM_001206545.1)、人(NM_005279.3)、猕猴(AF100204.1)、小鼠(NM_146250.2)、大鼠(NM_012961.1)GPR1基因氨基酸序列的同源性分别为98.9%、90.4%、86.5%、86.2%、78.2%、77.4%。陆川猪的GPR1蛋白有七个跨膜螺旋结构,不存在蛋白信号肽。GPR1蛋白存在两个N糖基化位点和多个潜在磷酸化位点。本研究成功克隆陆川猪GPR1基因完整的编码区序列,为今后GPR1基因在陆川猪的脂肪沉积及脂肪代谢方面的研究提供了理论依据。     

水稻OsUVR8基因电子克隆及生物信息学分析

[目的]获得水稻Os UVR8基因的编码区序列,并进行生物信息学分析。[方法]以拟南芥UVR8蛋白的氨基酸序列作为查询探针,用电子克隆的方法获得Os UVR8基因的编码区序列;用生物信息学软件对Os UVR8蛋白进行预测和分析。[结果]Os UVR8基因有13个外显子,编码区序列长1 764 bp,编码587个氨基酸。Os UVR8蛋白分子量为62132.7 Da,理论等电点为5.87,含有41个芳香族氨基酸,比较稳定,为亲水性蛋白。无规则卷曲是主要的二级结构,其次是延伸链。位于细胞内叶绿体、线粒体之外的区域。具有9个RCC1重复。有35个磷酸化位点,19个O-β-葡萄糖糖基化位点,6个Yin-Yang位点。三级结构与拟南芥UVR8蛋白三级结构相似。[结论]获得了水稻Os UVR8基因的编码区序列并进行了生物信息学分析。     

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。     

羊流产嗜衣原体ompA基因克隆及生物信息学分析

分析羊流产嗜衣原体ompA基因结构并预测其编码蛋白的结构和功能。采用DNA Star、DNA MAN、vector NTI suite11.5序列分析软件和在线网站ExPASy分析该基因的结构和预测其编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、一级结构修饰位点、二级结构特征及三维空间构象、潜在抗原表位等。结果显示,该基因全长1 170 bp,可编码389个氨基酸,编码蛋白理化性质较稳定,无各种亚细胞定位序列,含有多个能被其他酶修饰的位点,该蛋白以无规则卷曲为主,大部分氨基酸残基包埋在分子内部,含5个跨膜区,3个亲水性较强的抗原表位。ompA基因生物信息学分析结果为ompA蛋白功能的深入研究和新型多价疫苗的开发提供了基础数据。     

木薯钙/CaM调控类受体激酶基因MeCRLK1的克隆及生物信息学分析

木薯作为热带亚热带植物对低温非常敏感。为研究木薯对低温敏感的分子机制,我们从低温信号传导途径中的感知方面展开研究。植物类受体激酶作为信号传导途径中的信号接收器,在植物响应低温信号刺激过程中起重要作用。因此本研究利用RT-PCR从木薯栽培种SC8中克隆了一个钙/钙调素调控类受体激酶基因,命名为Me CRLK1(Gen Bank Accession No.KP256022)并进行了系统的生物信息学分析。研究结果表明该基因CDS区为1 296 bp,编码一个431 aa的蛋白。该蛋白的分子式为C_(2118)H_(3391)N_(605)O_(636)S_(18),分子量约为48.08 k D,理论等电点为8.11。该蛋白预测具有多个不同的磷酸化位点,3个Ca M结合位点,4个紊乱区和1个球蛋白区。蛋白结构分析表明该蛋白具有一个跨膜区,一个S_TKc结构域,N末端没有信号肽。预测此蛋白可能亚细胞定位于膜上。Me CRLK1和At CRLK1蛋白序列分析表明,它们的相似性为79.8%,序列一致性为77.6%。二者序列的差异主要位于C末端。该研究结果为进一步验证Me CRLK1基因的功能奠定了基础。     

牦牛MC1R基因的克隆测序及其分析研究

以麦洼牦牛、斯布牦牛、天祝牦牛和九龙牦牛为研究对象,对黑色素皮质素受体1(Melanocortin receptor I,MCIR)基因编码区进行了克隆测序及分析.结果表明,牦牛的MC1R基因编码区全长954 bp,编码317个氨基酸:4个牦牛品种间及与普通牛间在MC1R基因的编码区内共有13个碱基差异,无碱基的插入和缺失现象,编码蛋白共有9个氨基酸差异.MC1R蛋白为亲水性蛋白,无信号肽,有糖基化位点和7个跨膜区.系统进化分析显示,麦洼牦牛与斯布牦牛的MC1R基因相似性最近.本研究结果时今后开展MC1R基因与牦牛毛色性状的相关性分析以及牦牛的毛色遗传机理、基因定位、基因表达调控等研究具有重要的意义.     

CXCL12-α基因编码区的克隆与生物信息学分析

目的:克隆人源CXCL12-α的成熟肽编码序列后进行生物信息学分析及其蛋白质结构与功能预测。方法:采用RTPCR方法从人骨髓组织中克隆CXCL12-α基因序列,并将编码其成熟蛋白的核酸片段插入原核表达载体pET-30a(+)中,转化Escherichia coli后进行酶切鉴定和DNA序列测定。利用在线网络生物信息学相关数据库和分析软件对测序结果进行分析,并对重组蛋白的一、二、三级结构及功能等进行验证和预测。结果:获得了基因序列为263 bp的人源CXCL12-α基因,与GenBank中公布序列一致。双酶切鉴定及DNA测序验证结果正确。生物信息学检索该基因编码蛋白的氨基酸序列与理化参数显示,蛋白无跨膜区,在第29位有一个Ser为蛋白激酶磷酸化位点,第1~21位可能为信号肽区域。ɑ-螺旋,无规则卷曲,延伸链和β-转角数量分别占总二级结构的44.94%、22.47%、21.35%、11.24%。同源建模预测信息可信度为0.68,该蛋白G-factor结构计分总平均为0.33,结构检验表明该蛋白属于正常范围内。二级结构和拓扑结构信息、蛋白质结合位点三维图和预测蛋白可能催化口袋及结合位点、三维结构模拟的可视化结构显示其空间结构稳定。结论:人源CXCL12-α分子克隆成功,网络数据库等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CXCL12-α提供理论指导。     

SGTA基因及其蛋白的生物信息学分析

[目的]对SGTA基因及其蛋白的结构和特征进行生物信息学分析,为研究SGTA与肿瘤形成和发展的相关性提供理论基础。[方法]运用生物信息学数据库和软件对SGTA基因的结构、单核苷酸多态性位点(SNP)、SGTA基因与其他基因的相互作用网络、SGTA蛋白的理化性质、二级结构、蛋白结构域、蛋白翻译后修饰、蛋白质之间相互作用网络进行分析。[结果]人SGTA基因有5种可变剪接产物,编码区存在78个SNP位点,其中错义突变31个,无义突变1个。人SGTA蛋白由313个氨基酸组成,是稳定性不高的亲水蛋白,α-螺旋是其主要二级结构元件,属于TRP超家族,预测有3个磷酸化激酶修饰位点和数个潜在泛素化修饰位点。与SGTA存在相互作用的基因和蛋白多数与维持体内蛋白质稳定的分子伴侣功能相关。[结论]SGTA基因及其蛋白的生物信息学分析为进一步实验研究其在肿瘤形成和发展中的地位及调控机制奠定了基础。     

FZ6基因及其蛋白的生物信息学分析

目的:对frizzled6(FZ6)基因和Frizzled6(Fz6)蛋白进行生物信息学分析,更多的了解该基因的相关信息,为进一步研究Wnt-Fz信号通路以及FZ基因与神经管发育缺陷相关性研究提供基础。方法:运用Internet上的数据库及程序,对FZ6基因结构、单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)位点、Fz6蛋白的二级结构、蛋白相互作用网络以及Fz蛋白家族的多重序列比对进行生物信息学分析。结果:FZ6基因染色体定位于8q22.3-q23.1,基因全长33995bp,编码706个氨基酸;编码区存在8个SNPs位点,其中错义SNPs4个;多序列比对结果显示10个Fz蛋白家族成员分为4个亚类,Fz3和Fz6为同一类;Fz6蛋白有2个保守的结构域,蛋白序列羧基端缺少其他Fz蛋白普遍存在的S/T-X-V序列模式;其二级结构以α螺旋和随机卷曲为主。结论:通过对FZ6基因及其蛋白的生物信息学分析获得了其相应的生物学特征,为进一步研究奠定基础。     

木薯HSP21基因的电子克隆与生物信息学分析

HSP21是植物响应高温胁迫的关键基因,在防止蛋白变性、保护细胞结构和维持植物正常生长发育等方面发挥重要作用,克隆HSP21基因是揭示木薯抵抗高温胁迫分子机制的基础。为得到木薯HSP21同源基因及分析其表达蛋白的性质,文中采用电子克隆技术对新基因进行组装和衍生,并使用生物信息学分析方法,对预测蛋白的一级至高级结构、亲水性/疏水性、信号肽、蛋白同源性和系统进化等进行全面解析。结果表明,HSP21基因含有969个碱基对,其开放阅读框有705个碱基,预测蛋白含234个氨基酸。预测蛋白是非跨膜蛋白,具有碱性和亲水性,主要定位于叶绿体内。通过多重序列比对和系统进化分析发现,木薯与巴西橡胶树、蓖麻和麻疯树等植物的HSP21蛋白同源性较高。结果可为该基因的克隆和转化提供参考依据。     

Transfer and Expression of an Artificial Storage Protein (ASP1) Gene in Cassava (Manihot Esculenta Crantz)

In order to increase the nutritional quality of cassava storage roots, which contain up to 85% starch of their dry weight, but are deficient in protein, a synthetic ASP1 gene encoding a storage protein rich in essential amino acids (80%) was introduced into embryogenic suspensions of cassava via Agrobacterium-mediated gene transfer. Transgenic plants were regenerated from suspension lines derived from hygromycin-resistant friable embryogenic callus lines. Molecular analysis showed the stable integration of asp1 in cassava genome and its expression at RNA level in transformed suspension lines. PCR and Southern analyses proved the transgenic nature of the regenerated plant lines. The expression of asp1 at RNA level was demonstrated by RT-PCR. The ASP1 tetramer could be detected in leaves as well as in primary roots of cultured transgenic plants by western blots. These results indicate that the nutritional improvement of cassava storage roots may be achieved by constitutive expression of asp1 in transgenic plants.     

家蚕细胞色素P450基因Bmcyp6u1的克隆、序列分析与表达谱

细胞色素P450第6亚家族基因为昆虫所特有,与抗性相关。为了检测家蚕Bombyx mori cyp6u1基因是否与耐氟性相关,首先克隆了cyp6u1基因。采用生物信息学方法获得与黑腹果蝇Drosophila melanogaster cyp6u1基因同源的家蚕B. mori cyp6u1基因序列, 预测该序列的开放阅读框（ORF）为1 476 bp, 编码491个氨基酸, 推定的蛋白质分子质量为56.15 kD, 等电点为9.23。以家蚕5龄第3天幼虫精巢cDNA为模板, 设计特异引物PCR扩增出一条约1 500 bp的条带, 大小与家蚕cyp6u1序列的ORF预测值接近, 命名为Bmcyp6u1基因（GenBank登录号：HM130560）。同源性分析表明, Bmcyp6u1基因与蜜蜂Apis mellifera的同源基因cyp6AS13的相似性为56%, 与拟南芥Arabidopsis thaliana的cyp72A82的相似性为48%, 与人Homo sapiens的cyp3A7基因的相似性为50%。芯片数据分析表明, Bmcyp6u1基因在家蚕5龄第3天幼虫各组织表达量很低, 只在精巢组织(5龄第3天)稍有表达, 推测该基因具有组织特异性。     

木薯SYP基因的序列特征及表达分析

植物突触融合蛋白(SYP)是一类与植物细胞内囊泡介导转运有关的蛋白。部分SYP基因与植物对生物和非生物胁迫的响应有关。该文利用生物信息学工具分析了木薯(Manihot esculenta)SYP基因及其蛋白结构、核苷酸多态性和系统进化关系, 并利用RT-PCR技术检测了木薯不同组织中SYP基因的表达。结果表明, 木薯SYP基因及其蛋白结构均具有明显的规律性和家族成员间的保守性; SYP基因的cDNA在基因间以及不同品种间具高度一致性, 核苷酸变异以同义替换为主。进化分析表明, 植物SYP基因可分为2个亚家族, 木薯SYP基因倾向于与蓖麻(Ricinus communis)SYP基因聚在进化树同一分支的末端。半定量RT-PCR分析表明, 5个木薯SYP家族成员具有组织特异性。上述研究结果为木薯SYP基因功能研究和功能单核苷酸标记的开发奠定了重要基础。     

重叠延伸PCR法扩增EB病毒BZLF1N-BLRF2融合基因及生物信息学分析

利用重叠延伸PCR技术扩增EB病毒BZLF1N-BLRF2融合基因,构建原核表达载体pGEX-4T-1-BZLF1N-BLRF2,并进行了蛋白的诱导表达。通过序列测定和ORF软件分析,该融合基因含有1个1 005 bp的ORF,编码335个氨基酸。应用生物信息学方法,对该融合基因编码的蛋白ZtaN-p23从氨基酸组成、理化性质、信号肽、疏水性/亲水性、二级结构、亚细胞定位、功能域和高级结构等方面进行了预测和分析。结果表明,该蛋白的预测分子量为46.2 kD,理论等电点约为8.97,是亲水性蛋白,推测它定位于细胞质中。序列分析表明,该蛋白可能具有信号转导、转录调控、免疫应答等功能。预测的二级结构及三级结构都表明该蛋白含有较多的不规则卷曲和α-螺旋,三级结构上呈对称形状。     

粉尘螨变应原第7组分全长基因序列测定与分析

目的：获得粉尘螨变应原第7组分编码基因并了解其分子特征。方法：根据GenBank已公布的Derf7核酸序列设计引物,用RT—PCR扩增获得其编码基因,插入pMD19-T载体进行序列测定和生物信息学分析。结果：获得Derf7全长基因约642bp,与参考序列（GenBankAY283292）同源性达99．7％％,仅在249位”A→G”和439位“C→T”发生点突变,含1个完整的开放读码框。推测编码蛋白由213个氨基酸组成,信号肽序列位于1-17aa,亲水性指数为0．031,跨膜区域位于171—190aa,二级结构由一螺旋（57．28％）、延伸主链（6．57％）和无规卷曲（36．15％）组成;亚细胞定位于细胞质,含有N-糖基化位点1个（151-154aa）,蛋白激酶c磷酸化位点1个（193-195aa）,酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点2个（155—158aaand173．176aa）。N端酰基化位点1个（97—102aa）。粉尘螨和屋尘螨变应原第7组分氨基酸序列相似度为86％,二者在螨类第7组分氨基酸序列构建出的分子进化树中聚成一簇。结论：获得了Derf7全长基因,为进一步获得其基因工程制品用于临床和实验研究奠定了基础。     

弓形虫RH株SAG1基因序列体外扩增及生物信息学分析

根据sAG1基因序列,自行设计一对寡核苷酸引物,利用PCR技术从弓形虫RH株基因组DNA中成功扩增出编码SAG1抗原的基因片段,扩增出的基因片段大小与预期长度（1006bp）相符,结果经测序验证,并利用生物信息学方法对SAG1蛋白理化性质、结构和功能进行了预测．     

水曲柳FmABI5基因非生物胁迫及信号诱导的表达模式分析

ABI5（abscisic acid-insensitive 5）蛋白是一个响应ABA信号的碱性亮氨酸拉链类（basic leucine zipper,bZIP）转录因子。揭示了水曲柳FmABI5在非生物胁迫下的表达特征,为该基因在水曲柳中代谢调控功能的研究奠定基础。获得了水曲柳ABI5基因的全长,命名为FmABI5,应用生物信息学软件分析了水曲柳FmABI5基因的分子结构特征,利用PEG、低温（4℃）及盐（NaCl）进行非生物胁迫处理,利用脱落酸（ABA）和赤霉素（GA₃）进行信号诱导,分析FmABI5的表达特征。生物信息学分析表明该基因全长1 455 bp,含有完整的开放阅读框,编码484个氨基酸。FmABI5为不稳定类亲水性蛋白,不存在信号肽,具有跨膜能力,α-螺旋、延伸链、无规则卷曲分布于整个蛋白。分子进化分析结果表明,水曲柳FmABI5基因与芝麻的遗传距离较近,说明其亲缘关系较近;与马铃薯、潘那利番茄、水茄与甜椒的遗传距离较远,说明其亲缘关系较远。非生物胁迫结果表明,FmABI5基因表达水平随非生物胁迫处理时间不同而上下波动,但在处理6、48和72 h后,FmABI5基因对3种非生物胁迫处理都上调表达,说明FmABI5基因对非生物胁迫具有响应。信号诱导结果表明,外源的ABA与GA共同调节了FmABI5基因的表达。     

百合查尔酮合成酶基因的克隆与分析

以西伯利亚百合为试材,通过半巢式PCR和RT-PCR技术分别克隆了查尔酮合成酶基因(CHS)的DNA和cDNA.生物信息学分析显示,CHS的DNA序列全长1 397 bp(登录号HM622754),包含2个外显子和1个内含子;cDNA序列编码区全长1 182 bp(登录号HQ161731),编码393个氨基酸,具有3个典型的CHS蛋白结构域:N-末端结构域(Lys3-Pro229)、C-末端结构域(Gln239-Pro389)和聚合酶Ⅲ结构域(Met1-Thr391);不同百合品种的CHS基因编码的氨基酸序列相似性高达98%,表明百合CHS基因在进化上呈现出十分保守的趋势;不同植物CHS基因序列的系统进化邻接树结果表明:百合与单子叶植物鸢尾及禾本科的水稻、大麦、玉米等亲缘关系更为接近.