昆虫的珠蛋白基因无内含子

西德的Antoine等新发现摇蚊(Chironomus thummi thummi)的血红蛋白基因没有内含子。脊椎动物的红蛋白基因及血红蛋白基因,在同一位置上都有二个内含子,这是自脊椎动物诞生以来,在几亿年进化期间,被稳定地保留下来的。豆科植物也存在与血红蛋白类似的豆血红蛋白,它的基因有3个内含子,其中二个与脊椎动物的非常相似。这可解释为,在远古时期珠蛋白基因是有3个内含子的,其中一个在进化中消失了。摇蚊有12种血红蛋白,其氨基酸顺序与脊椎动物血红蛋白的β链约有16％的氨基酸一致。这与人肌红蛋白和八目鳗珠蛋白的一致度(19％)几乎相同。toine等分析了摇蚊珠蛋白基因中的4个(A、B、c     

新发现的珠蛋白——细胞珠蛋白或组织珠蛋白

在动物中 ,血液蛋白质血红蛋白及其对应物肌红蛋白运输并贮存供养生命的氧 .长期以来 ,研究者认为血红蛋白与肌红蛋白这两种复杂的蛋白质有其独特的折叠方式 ,是脊椎动物中仅有的两种珠蛋白 .而其他的珠蛋白则见于非脊椎动物、植物、细菌与真菌中 .两年前 ,在人脑中发现了第三种脊椎动物珠蛋白 ,称为神经珠蛋白 .现在 ,科学家又偶然发现了第四种珠蛋白 ,其存在于所有体内组织中 .由于在血液和肌肉中 ,血红蛋白与肌红蛋白这两种珠蛋白浓度颇高 ,故对他们的研究也颇为深入 .包装有血红蛋白的血细胞的作用就象一个分子运输队 ,它们在肺中摄取氧…     

细胞珠蛋白的结构及其生物学效应

细胞珠蛋白(cytoglobin,Cygb)是最近发现的脊椎动物珠蛋白超家族的一员,在体内分布广泛。人Cygb基因定位于染色体17q25,含有4个外显子和3个内含子,编码190个氨基酸残基(分子量20.9kD)。Cygb拥有经典的“three-over-three”α螺旋三明治折叠结构,同神经珠蛋白(Ngb)一样,Cygb血红素在缺乏外源性配体时呈“六配位”结构。Cygb的确切功能尚不十分清楚,目前主要有携氧与储氧、氧感受器、活性氧基团和NO的清道夫、NADH氧化酶或过氧化氢酶样作用和参与胶原形成等假说。     

胞红蛋白:一种新的携氧珠蛋白

胞红蛋白(CGB)是新发现的第四种携氧珠蛋白,广泛分布于多种组织和器官。在不同种类细胞中其亚细胞定位并不相同,在结缔组织中主要定位于细胞质,而在神经组织胞核和胞质中均有分布。小鼠和人CGB基因均编码190个氨基酸,斑马鱼的CGB基因编码174个氨基酸。人CGB基因定位于染色体17q25。系统进化分析表明,CGB与脊椎动物的肌红蛋白(MGB)有共同祖先。CGB可促进向细胞内运输氧,同时也可能作为一种NADH氧化酶或氧感受器而起作用。CGB的发现及其功能的深入研究,将使机体氧运输、氧代谢和氧利用的研究揭开全新的篇章。     

双翅目昆虫与脊椎动物内含子丢失和获得的比较分析

内含子插入和丢失的进化动力及机制尚存有许多疑问。我们拟通过对真核生物的604个同源基因的蛋白高度保守区域内含子-外显子的结构研究, 对人Homo sapiens、大鼠Rattus norvegicus、小鼠Mus musculus、黑腹果蝇Drosophila melanogaster、冈比亚按蚊Anopheles gambiae和拟南芥Arabidopsis thaliana中的12 585个内含子、3 074个保守内含子进行分析, 推断出不同系统中内含子进化趋势。结果显示在进化中双翅目昆虫丢失了约850多个内含子, 脊椎动物获得了1 600多个内含子, 而双翅目昆虫获得的内含子及脊椎动物丢失的内含子则较少。在内含子分布上, 除酵母有明显5′末端倾向性外, 双翅目昆虫也显示出内含子分布倾向于基因的5′端, 而在脊椎动物及拟南芥中则没有这种分布的倾向性。这可能是由于双翅目昆虫丢失的内含子大多位于基因的3′端造成的。通过对现在脊椎动物内含子分布及获得的内含子的插入相的研究, 发现内含子的获得可能在一定程度上导致了现存基因的内含子中插入相0的内含子最多这一倾向。     

鲤形目五种鱼α-珠蛋白基因cDNA的克隆

从血液中提取总RNA,根据α珠蛋白氨基配序列的N末端和C末端碱基序列的保守性设计20个碱基长的简并引物,用RT-PCR方法扩增并克隆了鲤鱼(Cyprinus carpio)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲫鱼(Carassius auratus)、泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)和大鳞副泥鳅(Paramisgurnus dabryanus)5种我国常见鱼类的α-珠蛋白基因cDNA。序列同源性检索表明：所克隆的cDNA片段为这5种鱼各自的α-珠蛋白基因,其GenBank注册号分别为AF528156、AF528157、AF528197、AF528198、AF528199;克隆的5种鱼的α-珠蛋白基因氨基配编码序列均为429bp。氨基配序列比较后发现：泥鳅与大鳞副泥鳅的相似性最高为94．41％;大鳞副泥鳅与草鱼的相似性最低为83．92％;其余的相似性介于二者之间。另外,对已克隆的α-珠蛋白基因用Within-group方法进行了聚类分析,聚类结果显示：进化关系较近的物种α-珠蛋白氨基酸序列的相似性与其从形态解剖所得的系统进化关系是一致的;进化关系较远的物种α-珠蛋白氨基酸序列的相似性与其生存环境具有较密切的关系。     

中国野桑蚕性信息素合成激活肽(PBAN)基因的克隆及序列分析

根据家蚕(Bombyx mori)性信息素合成激活肽(pheromone biosynthesis activating neuropeptide,PBAN)基因DNA序列设计引物,扩增获得中国野桑蚕(Bombyx mandarina China)PBAN基因。分析表明,PBAN由33个氨基酸组成,在第14个氨基酸异亮氨酸和第15个氨基酸酪氨酸之间插入了698bp的内含子。根据PBAN及其基因cDNA、DNA序列分别构建分子进化树,结果显示3个水平比对结果构建的分子进化树有较好的一致性,推测PBAN基因可能适合于科、属之间的进化分析;并且PBAN基因内含子没有表现出特有的进化信息,推测PBAN基因内含子的进化与PBAN全长基因的进化在进化速率上并没有显著差别。相对于PBAN及α—SGNP、γ—SGNP,β—SGNP的进化速率相对较快,推测β—SGNP序列可能适合用于种间的进化分析。     

3种鲤科鱼β珠蛋白基因的比较研究

根据 β珠蛋白的N末端和C末端氨基酸序列的保守性设计 2 0bp长的简并引物 ,用RT PCR方法扩增并克隆了鲤、草鱼、鲫的 β珠蛋白基因cDNA。结果显示克隆 3种鱼的 β珠蛋白基因cDNA全长为 4 4 1bp。对它们所编码的氨基酸序列的比较可以看出虽然它们都属于鲤科但氨基酸的组成却有较大的差异。根据所克隆的cDNA分别设计特异引物用PCR方法克隆了 3种鱼的基因组DNA全长 ;从起始密码子到终止密码子的长度分别为鲤 6 6 7bp、草鱼6 2 9bp、鲫 6 6 7bp。 3种鱼中均含有 3个外显子和 2个内含子且内含子的插入位置相同。内含子的碱基序列差异很大。鲫与鲤内含子 1和 2的长度完全相同 ,而与草鱼的内含子长度则相差较大。     

脑红蛋白和细胞红蛋白：携氧蛋白质家族2个新成员

脑红蛋白(neuroglobin, Ngb)和细胞红蛋白(cytoglobin, Cygb)是新发现的2个携氧蛋白家族的成员.脑红蛋白主要存在于脑中,而细胞红蛋白在全身各个组织都含有,它们和另外2个携氧蛋白——血红蛋白和肌红蛋白的同源性<25%,但它们在种属之间的同源性很高(>95%).脊椎动物脑红蛋白基因定位于14q24,细胞红蛋白基因定位于17q25,都含有4个外显子和3个内含子.2种蛋白在生理条件下含有6个配位键,不同于血红蛋白和肌红蛋白的5个配位键结构.这2种新蛋白和氧都具有很高的亲和力,在缺氧条件下其基因及蛋白表达都有明显的提升,对细胞的存活有一定保护作用.对于脑红蛋白和细胞红蛋白的功能研究,有助于更好地了解机体氧代谢和氧利用过程,并为临床在缺氧损伤时的治疗提供新的观点和途径.     

内含子的进化及基因表达调节

由于内含子(intron)的进化目前还没有一致的观点,一般认为内含子的进化是基因进化的重要部分,是与物种形成相适应的过程.内含子参与基因的组织特异性表达、蛋白质变异、基因转录等多种生物学过程.     

鲫鱼Rag基因的克隆及表达分析

DNA重组激活基因(Recombination activating genes RAG)是脊椎动物特异性免疫反应的关键基因,也是脊椎动物进化分析的标记基因之一.鲫鱼具有很强的适应性和抗病能力,是我国广泛养殖的重要经济淡水鱼;由于具有不同的倍性和丰富的遗传多样性,又是研究鱼类基因组进化的独特材料.本研究用PCR方法扩增、克隆了鲫鱼的Rag基因.鲫鱼Rag1基因从起始密码到终止密码总长4188bp,由三个外显子和两个内含子组成,其中开放阅读框长3192bp,编码1063个氨基酸.Rag2基因从起始密码到终止密码总长1593bp,没有内含子,只有单一的编码区,编码530个氨基酸.Rag1和Rag2基因的ORF和氨基酸序列在不同鱼类中的对比结果表明其在进化过程中非常保守.不同鱼类Rag1基因的第二内含子也是高度保守的,转录因子结合位点分析表明在第二内含子的保守区域中有许多转录因子的可能结合位点.其中有一段在所有已知鱼类中都存在的保守区域是与性腺发育相关的转录因子SRY和SOX5的可能结合位点,提示Rag1基因的表达可能与性腺发育具有相关性.用RT-PCR方法进行的组织特异性表达分析表明Rag1基因在鲫鱼成体的头肾和精巢都能检测到表达,提示Rag基因不仅主导了免疫组织中的DNA重组,也可能参与了生殖细胞的DNA重组.RT-PCR检测证明Rag1基因在鲫鱼胚胎发育至第5天开始表达,在第7天鲫鱼胚胎的胸腺原基中可检测到Rag1基因mRNA的杂交信号,在第9天鲫鱼胚胎的胸腺原基中可以检测到很强的Rag1 mRNA原位杂交信号,说明该时期可能是鲫鱼免疫基因重组的活跃时期.     

脑红蛋白研究进展

脑红蛋白 (neuroglobin ,NGB)是新近发现的神经系统特异的携氧球蛋白 ,主要以单体形式存在于神经细胞中。NGB与脊椎动物肌红蛋白 (myoglobin ,MGB)和血红蛋白 (hemoglobin ,HGB)具有较低但仍然显著的序列同源性 ,因此从进化角度以及功能上已将其明确归入携氧球蛋白家族。人NGB为单拷贝基因 ,定位于染色体 14q2 4 ,含有四个外显子和三个内含子 ,可编码 15 1个氨基酸。NGB在包括视网膜神经元在内的大多数中央和外周神经细胞中都有表达。生理条件下NGB呈亚铁脱氧六配位形态 ,具有较强的氧亲和能力。缺氧能够诱导NGB的表达 ,而高表达的NGB则能够保护神经元免受缺氧损伤 ,从而在神经系统缺氧、缺血损伤中具有重要的神经保护功能。对NGB保护神经元的机制进行深入研究 ,将有可能对多种原因导致的缺氧性和退行性神经系统疾病带来全新的治疗方案     

水蕨血红蛋白基因的分子克隆和序列分析

植物血红蛋白(Hemoglobin)是一类由珠蛋白(Globin)和血红素(Ferroheme)组成的结合蛋白,在植物中广泛分布,迄今已在苔藓植物、裸子植物和被子植物中克隆到血红蛋白基因序列,但在蕨类植物中相关研究还未见报道。该研究采用热不对称交错PCR(TAIL-PCR)方法克隆了水蕨血红蛋白基因的全长序列。该基因的序列总长为949 bp,包含4个外显子和3个内含子,编码189个氨基酸。预测的蛋白质(命名为CtHb)的分子量为21.14 kDa,等电点(pI)为7.81。三维结构模拟表明CtHb具有植物血红蛋白典型的三级结构:即含有A、B、C、E、F、G和H螺旋,形成了3-on-3的"三明治"结构。和水稻血红蛋白的三级结构相比,CtHb的大部分结构(包括具有远端和近端组氨酸定位的E螺旋和F螺旋的位置等)同水稻的结构极为相似。两者的不同之处主要表现在:(1)CtHb含有较长的N-端区域;(2)两者CD-loop的折叠方式不同;(3)两者螺旋B和螺旋C的连接方式不同,CtHb是通过卷曲连接的,而水稻中借助的是螺旋。结构进化分析揭示了植物血红蛋白从非共生到共生进化过程中的一些关键改变,这些改变可能有助于非共生血红蛋白向共生血红蛋白结构的转变,特别是有助于豆血红蛋白共生功能的实现。     

基因的克隆及表达分析

DNA重组激活基因（Recombination activating genes RAG）是脊椎动物特异性免疫反应的关键基因,也是脊椎动物进化分析的标记基因之一。鲫鱼具有很强的适应性和抗病能力,是我国广泛养殖的重要经济淡水鱼;由于具有不同的倍性和丰富的遗传多样性,又是研究鱼类基因组进化的独特材料。本研究用PCR方法扩增、克隆了鲫鱼的Rag基因。鲫鱼Rag1基因从起始密码到终止密码总长4188bp,由三个外显子和两个内含子组成,其中开放阅读框长3192bp,编码1063个氨基酸。Rag2基因从起始密码到终止密码总长1593bp,没有内含子,只有单一的编码区,编码530个氨基酸。Rag1和Rag2基因的ORF和氨基酸序列在不同鱼类中的对比结果表明其在进化过程中非常保守。不同鱼类Rag1基因的第二内含子也是高度保守的,转录因子结合位点分析表明在第二内含子的保守区域中有许多转录因子的可能结合位点。其中有一段在所有已知鱼类中都存在的保守区域是与性腺发育相关的转录因子SRY和SOX5的可能结合位点,提示Rag1基因的表达可能与性腺发育具有相关性。用RT-PCR方法进行的组织特异性表达分析表明Rag1基因在鲫鱼成体的头肾和精巢都能检测到表达,提示Rag基因不仅主导了免疫组织中的DNA重组,也可能参与了生殖细胞的DNA重组。RT-PCR检测证明Rag1基因在鲫鱼胚胎发育至第5天开始表达,在第7天鲫鱼胚胎的胸腺原基中可检测到Rag1基因mRNA的杂交信号,在第9天鲫鱼胚胎的胸腺原基中可以检测到很强的Rag1 mRNA原位杂交信号,说明该时期可能是鲫鱼免疫基因重组的活跃时期。     

导致血红蛋白P-Nilotic的β-δ杂合基因的研究

本文通过基因克隆和测定DNA顺序,证明导致血红蛋白变异体P-Nilotic的β-δ杂合基因的不等交换发生在β珠蛋白基因第275位碱基与330位碱基之间长54bp的DNA片段上。即第31与50编码子之间。因此,该杂合基因的第一外显子和第一内含子源于β基因,而第二、三外显子和第二内含子源于δ基因。这些结果支持关于第二个内含子影响β珠蛋白基因表达水平的观察。     

鳜鱼胰蛋白酶和淀粉酶与胃蛋白酶原基因的克隆与序列分析

采用RT-PCR及RACE法,克隆得到鳜鱼(Siniperca chuatsi)肝胰脏胰蛋白酶(trypsin, Try)、淀粉酶(amylase, Amy)基因 cDNA全序列.结果表明,鳜鱼Try基因cDNA全长为896 bp,其中开放阅读框 (open reading frame,ORF)为744 bp,编码247个氨基酸. 序列同源性分析发现,鳜鱼Try与 斑马鱼(Danio rerio)、非洲爪蟾(Xenopus laevis)、 小鼠Try和人TRY氨基酸序列同源性分别为81.4%、75.3%、74.5%和71.4%.鳜鱼Amy 基因cDNA全长为1 647 bp,其中ORF为1 539 bp,编码512个氨基酸.鳜鱼Amy与斑马鱼 、非洲爪蟾、小鼠Amy和人AMY氨基酸序列同源性分别为79.7%、75.4%、71.9%和70.9%. 同时对鳜鱼基因组进行PCR,获得鳜鱼Try、Amy与胃蛋白酶原(pepsinogen, Pep)全基因组DNA序列.序列分析表明,鳜鱼Try基因由4个内含子和5个外显子组成,全长1 362 bp;鳜鱼Amy基因由8个内含子和9个外显子组成,全长4 267 bp;鳜鱼Pep基因由8个内含子和9个外显子组成,全长 4 032 bp,与其它脊椎动物基因结构相似.应用Genome walker方法在鳜鱼克隆得到长度分别为1 189 bp、413 bp和527 bp的Try、Amy和Pep基因的5′侧翼区序列以及1段长为704 bp的Pep 基因3′侧翼区序列,并利用相关软件预测其中具有多个可调节其表达的调控元件.鳜鱼Try、Am y和Pep基因组全序列的克隆及其序列、结构分析和分子系统进化等的研究,为鱼类消化代谢相关基因的生理功能及表达调控机理进一步研究提供依据.     

神经珠蛋白研究进展

神经珠蛋白(Neuroglobin,Ngb)是最近由德国科学家发现的一种新的珠蛋白类型。目前,已从人、小鼠和鱼类的组织中获得了基因序列。研究发现,人神经珠蛋白(hNgb)的mRNA序列全长7727bp,含11个重复序列,4个外显子和3个内含子,编码151个氨基酸。与鼠神经珠蛋白(mNgb)相比核苷酸同源性为94％。鱼的神经珠蛋白(fNgb)编码159个氨基酸,分子量约为16kD。Ngb具有高氧亲和性和可逆性结合氧的功能。并能协助氧气通过血脑屏障,在神经细胞代谢中增加氧的运输、储存和供应。对其进一步研究将为生物医学和生命科学提供新的思路,也将开辟一个全新的市场。     

水稻扩展蛋白家族的生物信息学分析

扩展蛋白是植物细胞壁的重要组成部分,具有松驰细胞壁和增加细胞壁柔韧性的作用,在植物的生长发育及抗性等方面起到重要的作用。水稻的全基因组序列统计分析显示,水稻扩展蛋白基因家族包含58个成员,分属于A(34)、B(19)、LA(4)和LB(1)4个亚家族,分布在水稻10条染色体上的58个位点,且同一亚家族成员有成簇存在的现象。扩展蛋白基因长度范围为687~1128 bp,编码蛋白质具有保守的结构域,以及保守的半胱氨酸和色氨酸残基。多数情况下,亚家族成员之间的氨基酸一致率小于35%,而同一亚家族成员之间的氨基酸一致率大于35%。在内含子、外显子组成模式上,水稻扩展蛋白呈现明显的亚家族特异性,除个别基因以外,A类基因含有1或2个内含子,B类含有3个内含子,LA和LB类含有4个内含子。密码子使用统计显示,与其他物种相比,水稻中的扩展蛋白具有更多的密码子使用偏好性,有26个高频密码子存在。研究结果展示了水稻扩展蛋白基因家族的基本信息,为深入研究扩展蛋白基因的功能、探讨物种间的进化关系奠定基础。     

大口黑鲈MyoD cDNA的克隆和序列分析

MyoD基因是生肌调节因子MRFs家族的主要成员之一,是脊椎动物胚胎期肌肉发育的主导调控基因之一,对骨骼肌的形成和分化起主要作用。采用RT-PCR和RACE方法获得大口黑鲈MyoD基因的cDNA序列长为1 157bp,其中3'非编码区为314bp,开放阅读框长843bp,编码280个氨基酸。结构分析表明该肽链无信号肽,第1～110个氨基酸为MyoD基因的Basic区(碱性氨基酸区),第124～167个氨基酸为MyoD基因的HLH结构(螺旋环螺旋结构)。通过对比分析已知GenBank中其它脊椎动物MyoD基因发现,该基因编码的氨基酸肽链随动物由低等向高等进化有加长的趋势,且核苷酸以及推测的氨基酸同源性和动物之间的亲缘关系相一致;大口黑鲈MyoD基因的克隆为研究该基因打靶和鱼类肌肉发育调控机理奠定基础。     

西藏温泉蛇血红蛋白高原低氧适应性分子机制研究

本文结合基因组学、分子进化以及计算生物学等分析方法,对西藏温泉蛇(Thermophis baileyi)血红蛋白(hemoglobin,Hb)基因家族成员、基因簇结构和蛋白质结构等进行研究,探索西藏温泉蛇对高原低氧环境适应的分子机制。结果显示,西藏温泉蛇基因组中包含2个α珠蛋白基因和2个β珠蛋白基因,其中β珠蛋白基因簇高度保守,α^A珠蛋白基因在有鳞目祖先分化及形成蛇类和蜥蜴类的过程中发生了基因转座事件,转座后在蛇类中的排列模式为(5′-RREB1,SSR1,α^A,RIOK1,DSP-3′)。西藏温泉蛇α^D和β²基因分别有2个和4个潜在的正选择位点,其中α^D亚基p.Arg9Lys和p.Val36Thr突变使得该亚基血红素口袋体积增大和亲水性升高,这有利于提高O₂的运输效率。β²亚基p.Ser53Asn突变导致血红素口袋的亲水性升高,p.Ile112Leu、 p.Thr135Cys和p.Ala139Ser突变使得β²...