马铃薯StXYLP基因家族的生物信息学分析

[目的]在马铃薯基因组水平上鉴定木质形成素类蛋白(Xylogen-like protein, XYLP)基因家族,分析其理化性质及基因的表达模式。[方法]用生信学方法鉴定马铃薯XYLPs,分析其理化性质、亚细胞定位、进化关系、蛋白质结构、基因结构和染色体定位。利用芯片数据分析马铃薯StXYLPs的时空表达模式及对非生物胁迫的响应。[结果]马铃薯中共有20个StXYLPs;蛋白全长在139～221氨基酸之间,理论等电点在4.36～9.42之间,均锚定在质膜上;蛋白质结构基本相似,均具有保守的nsLTP结构域;StXYLPs在染色体上的定位具有偏好性;StXYLPs具有明显差异的组织表达模式,响应不同的非生物胁迫。[结论]StXYLPs与生长素、细胞分裂素和赤霉素共同调控马铃薯器官发育,19个StXYLPs表达受调控。12个StXYLPs受ABA诱导表达上调,在盐、高温及干旱胁迫下,14个StXYLPs受诱导表达上调,参与对抗非生物胁迫。     

网格技术助力生命科学

生命科学尤其在生物信息学中庞大的数据处理和高性能计算,大大超出了某一单个机构的计算能力,而网格计算的出现使这些困难应刃而解,并逐渐成为生命科学标准的网络基础。本文从计算网格、数据网格和知识网格三个方面综述了最新的网格技术。计算网格在解决生命科学中高流通量问题上已相当成熟;数据网格在处理生物信息学相关问题的过程中也显示了很强的优势;知识网格在知识的创造和共享方面提出了一个全新的概念。     

基于分子对接和系统药理学小青龙汤治疗哮喘的作用机制

为从分子层面阐述小青龙汤治疗哮喘的作用机制,探索小青龙汤的潜在靶标,本研究检索中药系统药理学数据库及分析平台(TCMSP)并根据口服生物利用度(oralbioavailability,OB)、药物相似性(drug-likeness,DL)筛选出小青龙汤的活性成分,利用Pharmmapper数据库筛选小青龙汤潜在作用靶点,挖掘CTD、Genecards数据库以筛选与哮喘相关的作用靶点,利用Cytoscape 3.6.1软件构建小青龙汤的蛋白互作网络图、化合物靶点图,并通过计算拓扑学参数找到小青龙汤中关键的作用靶点和化合物。对小青龙汤对哮喘的作用靶点进行GO分析和KEGG分析。利用iGEMDOCK软件进行分子对接,预测作用靶点和主要化合物的结合度。通过筛选得到小青龙汤活性成分、潜在作用靶点;GO分析得到43个生物学过程、11个细胞组成和9个分子功能;KEGG分析包括PI3K-Akt信号通路、HIF-1信号通路、Wnt信号通路等。初步验证和预测了小青龙汤对治疗哮喘的作用机制,并为进一步深入揭示其作用机制提供参考。     

庆大霉素生物合成基因genN的研究

利用生物信息学方法分析庆大霉素生物合成特色基因gen N的功能,构建gen N缺失的基因工程菌。首先运用分子生物学技术构建同源重组质粒p FU604,其次重组质粒经接合转移导入绛红色小单孢菌M.purpurea GK1101。最后,基于同源重组机制,利用安普霉素抗性筛选及PCR鉴定,得到gen N基因缺失的工程菌(M.purpurea GKN-27)。结果显示:较岀发菌GK1101,基因工程菌GKN-27不再继续合成庆大霉素C1a和C2b,阻断庆大霉素生物合成代谢流,并积累分子量为497、524、523、503四种新的中间代谢物,新的中间代谢物将有望开发新型药物。同时,也表明gen N不是C-6'N甲基化酶编码基因。     

小麦转录因子TaWRKY74-c和TaWRKY74-d基因的克隆及基于生物信息学的功能分析

WRKY基因是近年来研究较为广泛的植物转录因子,目前许多物种中都克隆出WRKY基因。近年来,小麦中也有WRKY基因被克隆,但是由于对WRKY基因生物信息学分析不足,导致研究带有一定的盲目性。本试验以小麦品种扬麦158叶片为材料,分离了2个WRKY基因,分别编码344个和371个氨基酸,与GenBank数据库中的TaWRKY74基因高度同源,命名为TaWRKY74-c和TaWRKY74-d。蛋白质保守结构域分析表明,2个基因都含有1个WRKY保守结构域,属于Ⅲ类WRKY转录因子家族。定量PCR分析表明TaWRKY74-c和TaWRKY74-d在小麦的叶片、花和茎中均表达,且在茎中的表达量最多,在花中的表达量最少。采用Genevestigator转录组分析工具,对基因在331种环境条件(如逆境、病害、激素等刺激)、10个发育时期(如苗期、孕穗期等)和21种组织器官(如根、花、叶等)中的表达进行了分析,结果表明,该基因在小麦不同发育时期和组织器官中都有表达,且在植物遭受低温、病原体侵染等环境因子处理下,表达量发生显著改变,预示可能参与到这些生物学过程中。采用RT-PCR的方法对上述分析结果进行验证,结果表明生物学实验与生物信息学预测的结果一致。本研究将大量小麦转录组的数据应用到WRKY基因功能分析上,深化了对小麦WRKY基因家族成员功能的认识,为今后对该基因的表达分析和功能研究提供了重要线索和方向。     

蜜蜂表皮蛋白apidermin (apd)基因家族3个新成员的特性鉴定及昆虫APD家族序列特征的分析

Apidermin (APD)蛋白家族是一个新的昆虫结构性表皮蛋白家族。本研究结合生物信息学和RT-PCR扩增, 对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica（简称“意蜂”）的apd-1-like, apd-3-like和中华蜜蜂Apis cerena cerena（简称“中蜂”）的apd-2 等3个新的apd基因的结构特征和表达进行了分析, 并分析了昆虫APD蛋白家族的序列特征。结果显示, 在西方蜜蜂Apis mellifera（简称“西蜂”）中, apd基因家族的6个成员串联排列在基因组序列第4号连锁群上, 它们在A. m. ligustica雄蜂头部中的转录水平差异明显, 且其启动子序列所含顺式元件也不同。中蜂apd-2和意蜂apd-1-like都含有3个外显子和2个内含子, 而意蜂apd-3-like则由4个外显子和3个内含子组成。蛋白序列分析结果显示, 目前已知的10条APD蛋白序列N末端均具有相似的信号肽序列, 其成熟蛋白分子量为6.0~37.0 kD, pI为6.2~10.8。其中西蜂的APD1-3、APD-like和东方蜜蜂Apis cerena的APD-2等5条较短的多肽中疏水氨基酸残基达52%~67%, 且Ala含量最为丰富（占25%~34%）; 而丽蝇蛹集金小蜂Nasonia vitripennis的APD 1-3和西蜂APD-1-like, APD-3-like等另外5条APD多肽富含Gly（21%~30%）, 其序列中疏水氨基酸残基含量为35%~41%。多肽序列多重比对和系统进化分析结果显示, APD家族可划分为2个亚家族。亚家族Ⅰ含有西蜂APD 1-3和东方蜜蜂APD-2等4条较短的多肽序列, 其N末端为一个长33 aa的保守基序; 亚家族Ⅱ由另外6条相对较长的多肽序列组成, 其N末端保守基序长50 aa, C末端保守基序长16 aa。本文所描述的APD蛋白家族序列特征有助于以后从其他昆虫中鉴定新的apd基因。     

梨果黑斑病菌AaCaMK基因克隆、生物信息学分析及其在侵染结构分化中的表达分析

[背景] 钙/钙调素依赖型蛋白激酶（Calcium/Calmodulin-Dependent Protein Kinase,CaMK）是真核生物细胞钙信号途径中钙调素下游的一类重要靶蛋白,对病原物生长、胁迫响应及致病性等具有重要的调控作用。[目的] 对梨果黑斑病菌互隔交链孢（Alternaria alternata）AaCaMK基因进行克隆、生物信息学分析,并对其在侵染结构分化过程中的基因表达情况进行分析,为进一步研究梨果黑斑病菌钙离子信号途径中AaCaMK对A.alternata侵染结构分化调控的分子机制提供一定的理论依据。[方法] 采用同源克隆法从A. alternata JT-03中克隆得到3个AaCaMK基因;通过TMHMM、ProtScale、SOPMA等软件对AaCaMK基因进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR （RT-qPCR）技术分析AaCaMK在梨果黑斑病菌侵染结构分化过程中的表达情况。[结果] 克隆得到片段分别为1 212、1 200、2 349 bp的AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3基因;生物信息学分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3均含有典型的蛋白激酶超家族催化结构域（PKC_Like Superfamily）,并且AaCaMK1和AaCaMK2共同含有CaMK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域（STKc_CaMK）,AaCaMK3含有LKB1/CaMKK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域（STKc_LKB1_CaMKK）;同源性分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3分别与玉米大斑病菌CAK1、CAK2和CAK3的相似性高达94.32%、97.49%和86.57%;RT-qPCR分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3在疏水及果蜡诱导A. alternata侵染结构分化过程中均显著上调表达（P<0.05）,而且果蜡诱导作用更显著。其中AaCaMK1和AaCaMK2在附着胞形成时期（6 h）表达量为对照的1.51倍和3.05倍,而AaCaMK3在侵染菌丝形成阶段（8 h）表达量最高,为对照的2.86倍,并且在果蜡诱导下,这3个基因在芽管伸长阶段（4 h）的上调表达量显著高于疏水界面。[结论] 钙信号中AaCaMK基因在疏水及果蜡诱导A.alternata侵染结构分化过程中发挥重要的调控作用。     

番茄RGA4蛋白与马铃薯Rpi-blb1蛋白的同源比较分析

为获得番茄抗晚疫病广谱性基因信息,采用同源电子克隆法,基于番茄蛋白序列数据库,以马铃薯晚疫病广谱抗性蛋白Rpi-blb1为种子序列,获得番茄疾病抗性蛋白RGA4,并进行基因电子定位和基因结构、模体、二级结构、基因进化及基因电子表达等分析,以证明两者的进化关系。结果表明:番茄RGA4蛋白(XP_004245923.1)序列具有NB-ARC和LRR8两个保守结构域,定位于第8条染色体SL2.40区间,相应基因位于8号染色体序列的57228847-57232935 bp区间,长度为4 089 bp,由2个外显子和1个内含子组成,编码988个氨基酸序列,该蛋白为不稳定分泌球形蛋白;番茄RGA4蛋白和马铃薯Rpi-blb1蛋白在二级结构分布、基因序列组成、基因定位等方面相似性较高,可确定两者为垂直同源关系,但在基因进化和模体组成方面存在差异,可能导致两者功能上的不同。研究结果可为番茄晚疫病广谱抗性基因克隆及其利用提供理论依据。     

多数据库分析肝细胞癌中GLTPD2的表达及临床意义

人类糖脂转运结构域2蛋白(GLTPD2)是糖脂转运蛋白(GLTP)家族的一个新成员.本研究的目的在于通过生物信息学分析,探究GLTPD2在肝细胞癌(LIHC)中的表达及临床意义.利用TCGA数据库的第三方在线工具LinkedOmics分析GLTPD2的表达与LIHC各临床病理特征的关系;利用Ualcan工具分析GLTP...     

基因选择性剪接的生物信息学研究概况

基因选择性剪接现象是真核生物基本而又重要的调控机制。由于基因的选择性剪接在形成生物复杂性和多样性上具有极其重要的作用,同时选择性剪接与许多人类疾病也密切相关。因此,研究基因选择性剪接是一项十分重要的工作。生物信息学作为一门新兴的学科在研究基因选择性剪接上起关键的作用,尤其在研究基因表达调控机制、选择性剪接基因预测以及选择性剪接基因进化上。本文综述了这方面的最新研究进展,为更深入了解真核生物基因的表达调控机理提供依据。