大豆GmOLPa基因的蛋白序列分析及原核表达

以盐诱导后的大豆根为材料,提取总RNA,RT-PCR得到GmOLPa目的片段。对其蛋白序列分析表明,该蛋白属于GH64-TLP-SF同源超家族中的PR-5蛋白,第25-244位氨基酸是其保守结构域,与番茄中的PR-5亲缘关系最为接近。构建GmOLPa基因ORF的原核表达载体pET-28-GP,并对其在大肠杆菌BL21中的表达条件进行优化。SDS-PAGE证实重组质粒能够在大肠杆菌BL21中表达,目的蛋白分子量约为30 kD,最佳诱导时间为4 h,最佳IPTG诱导浓度为1.0 mmol/L。     

原核生物基因组肽编码sORFs分布及功能特征

近期,从非编码RNA中发现具有肽编码能力的小开放阅读框(sORFs),激发了人们对这种长期被忽略的基因组元件的研究兴趣,sORFs迅速成为当前重点研究领域.由于表达水平及丰度低、序列短等因素,对肽编码sORFs的有效研究方法及数据资源还很缺乏,现有研究仅集中在少数真核模式生物,对自然界中广泛存在的原核生物研究非常少,肽编码sORFs的发现为目前精准背景下的基因组注释提出严峻挑战.在此背景下,本文首先系统研究了80余种不同类型原核生物中长度小于100个氨基酸的肽编码sORFs分布及功能特征,并对不同长度区间sORFs的序列组成、分布及进化特征进行了对比分析.结果表明,肽编码sORFs在原核生物基因组普遍存在,随着序列长度的降低,其序列复杂度降低,行使的生物功能也相对集中.在此基础上,进一步结合当前肽编码sORFs研究现状,深入总结了肽编码sORFs研究存在的问题及挑战,为今后肽编码sORFs研究奠定了坚实理论基础.     

Assessing Diversity of DNA Structure-Related Sequence Features in Prokaryotic Genomes

Prokaryotic genomes are diverse in terms of their nucleotide and oligonucleotide composition as well as presence of various sequence features that can affect physical properties of the DNA molecule. We present a survey of local sequence patterns which have a potential to promote non-canonical DNA conformations (i.e. different from standard B-DNA double helix) and interpret the results in terms of relationships with organisms'' habitats, phylogenetic classifications, and other characteristics. Our present work differs from earlier similar surveys not only by investigating a wider range of sequence patterns in a large number of genomes but also by using a more realistic null model to assess significant deviations. Our results show that simple sequence repeats and Z-DNA-promoting patterns are generally suppressed in prokaryotic genomes, whereas palindromes and inverted repeats are over-represented. Representation of patterns that promote Z-DNA and intrinsic DNA curvature increases with increasing optimal growth temperature (OGT), and decreases with increasing oxygen requirement. Additionally, representations of close direct repeats, palindromes and inverted repeats exhibit clear negative trends with increasing OGT. The observed relationships with environmental characteristics, particularly OGT, suggest possible evolutionary scenarios of structural adaptation of DNA to particular environmental niches.     

FASN基因的原核表达及生物信息学分析

脂肪酸合成酶(FASN)在生物体内起着重要的作用,主要参与恶性肿瘤的数量调控。本研究旨在构建pET28a-FASN原核表达载体,并表达重组His-FASN蛋白,对该基因进行结构与功能的生物信息学分析。设计FASN基因特异性引物,通过PCR扩增获得的目的基因与原核表达载体pET28a连接,经IPTG诱导表达His-FASN蛋白。获得基因片段大小为1 320 bp,编码440个氨基酸;成功构建至pET28a原核表达载体,通过优化表达,确定在温度为35℃、IPTG浓度0.5 mmol/L、诱导时间为6 h的条件下融合蛋白表达量较高,获得蛋白大小约为53 kD;生物信息学分析结果表明FASN基因编码的蛋白是一个不稳定且具有亲水性的蛋白,不存在信号肽及跨膜区,可成为蛋白激酶磷酸化位点有12个Ser、5个Thr、3个Tyr。此外,从蛋白相互作用网络中发现,相互作用的蛋白包括主要酰基辅酶A合成酶长链家族成员及乙酰辅酶A羧化酶家族成员,为开发抑制剂药物提供了理论依据。     

原核生物基因组的CDS与ORF序列的几点分析

基因组的开放阅读框（ORF）是基因识别与基因组分析的基础,有多种软件包给出了它们的生成算法,但结果与指标并不统一.本文给出了po-MORF的定义与它的生成算法,证明了由基因组所确定的po-MORF集合的存在与唯一性,并由该生成算法可以得到全部po-MORF序列.我们还比较了若干原核生物基因组中所有CDS与po-MORF序列的相互关系,并讨论了关于基因识别中的有关问题.     

寄生曲霉脂肪酶的全基因合成、原核表达及其结构分析

根据寄生曲霉脂肪酶基因序列(GenBank登录号:AF404488)及大肠杆菌密码子的偏爱性,应用重叠延伸PCR技术,人工合成了寄生曲霉脂肪酶基因lipAP.将基因克隆到pFL-B13cl载体上获得重组质粒pFL-B13cl/Lip AP,并在大肠杆菌BL21(DE3)中进行优化表达.融合蛋白Sumo-LipAP在0.1 mmol/L IPTG、37℃条件下诱导6 h表达量最高.SDS-PAGE分析显示融合蛋白His-Sumo-LipAP以包涵体形式表达,大小约为53 kD.复性后透析处理,大部分融合蛋白转化为正确构象且具有催化活性,经一步疏水层析其纯度可达98％.生物信息学工具预测和分析发现,LipAP空间结构保守,具有催化三联体(Ser173-Asp226-His288)、活性部位盖子(S111YSIRNWVTDAT122)及保守五肽(GHSLG)3个功能域.     

The Relationship between Gene Network Structure and Expression Variation among Individuals and Species

Variation among individuals is a prerequisite of evolution by natural selection. As such, identifying the origins of variation is a fundamental goal of biology. We investigated the link between gene interactions and variation in gene expression among individuals and species using the mammalian limb as a model system. We first built interaction networks for key genes regulating early (outgrowth; E9.5–11) and late (expansion and elongation; E11-13) limb development in mouse. This resulted in an Early (ESN) and Late (LSN) Stage Network. Computational perturbations of these networks suggest that the ESN is more robust. We then quantified levels of the same key genes among mouse individuals and found that they vary less at earlier limb stages and that variation in gene expression is heritable. Finally, we quantified variation in gene expression levels among four mammals with divergent limbs (bat, opossum, mouse and pig) and found that levels vary less among species at earlier limb stages. We also found that variation in gene expression levels among individuals and species are correlated for earlier and later limb development. In conclusion, results are consistent with the robustness of the ESN buffering among-individual variation in gene expression levels early in mammalian limb development, and constraining the evolution of early limb development among mammalian species.     

侵染辣椒的黄瓜花叶病毒CP基因的序列分析、原核表达及抗血清制备

从吉林长春感病辣椒上获得一黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)分离物(CMV-CC),根据GenBank中已登录的CMV外壳蛋白(coat protein,CP)基因核苷酸序列设计简并引物,通过RT-PCR的方法克隆到了长度为657 bp的目的片段。序列分析表明,CMV-CC与CMVI组各分离物核苷酸同源性为93.2%-97.9%。根据完整CP基因核苷酸序列构建的系统进化树显示:38个CMV分离物可分为3个组,CMV-CC属于CMV的IB亚组。将CMV-CC CP基因与原核表达载体pET-22b(+)连接,在大肠杆菌BL21(DE3)诱导表达出分子量约27 kD的融合蛋白。表达的融合蛋白经树脂纯化后免疫家兔制备了抗血清。用间接ELISA测定抗血清效价为1/4 096。Western blotting分析表明制备的抗血清对CP有高度特异性,为准确、快速地检测CMV奠定了基础。     

北非蝎昆虫毒素AaHIT1基因的原核表达和转基因分析

将北非蝎昆虫毒素 (AndroctonusaustralisHectorinsecttoxin ,AaHIT1)基因克隆入温度诱导表达载体pBV2 2 0 ,并在宿主菌E .coliDH5α中进行诱导表达 .表达定位分析发现 ,AaHIT1大部分存在于包涵体中 .蛋白质N 端测序证实了体外表达的AaHIT1蛋白的正确性 .将AaHIT1基因转化入烟草中并获得了转基因植株 ,基因组PCR、RT PCR及Northern印迹分别证实AaHIT1基因已正确地插入到烟草基因组中并已得到表达 .抗虫实验表明 ,该转基因烟草对白粉虱有明显的抗性 .该研究为蝎毒AaHIT1的生物学毒性实验以及获得抗虫转基因作物奠定了基础     

Specific Selection Pressure at the Third Codon Positions: Contribution to 10- to 11-Base Periodicity in Prokaryotic Genomes

Prokaryotic sequences are responsible for more than just protein coding. There are two 10- to 11-base periodical patterns superimposed on the protein coding message within the same sequence. Positional auto- and cross-correlation analysis of the sequences shows that these two patterns are a short-range counter-phase oscillation of AA and TT dinucleotides and a medium-range in-phase oscillation of the same dinucleotides, spanning distances of up to ∼30 and ∼100 bases, respectively. The short-range oscillation is encoded by the amino acid sequences themselves, apparently, due to the presence of amphipathic α-helices in the proteins. The medium-range oscillation, related to DNA folding in the cell, is created largely by a special choice of the bases in the third positions of the codons. Interestingly, the amino acid sequences do contribute to that signal as well. That is, the very amino acid sequences are, to some extent, degenerate to serve the same oscillating pattern that is associated with the degenerate third codon positions. [Reviewing Editor: Dr. Richard Kliman]     

基因表达与mRNA结构的关系

基因的转录调控和转录后水平的调控在基因表达过程中起着重要作用。mRNA的结构与基因表达调控的关系非常密切。目前对于mRNA结构对表达的影响因素,主要集中于起始密码子和S-D序列的结构和间隔长度、基因和基因间的间隔区序列和长度,5’末端与3’末端非翻译区、多聚（A）尾、内含子序列对翻译起始效率、发夹结构对mRNA的稳定性的影响和mRNA翻译起始区等对基因表达影响。     

人LRG1基因的原核表达及生物信息学分析

为了探讨LRG1基因结构与功能,对该基因进行克隆并构建到原核表达载体上,并对其进行表达及生物信息学分析。用Trizol法提取人肝癌HepG2细胞总RNA后,PCR扩增得到LRG1片段,经鉴定后将目的基因与原核表达载体pET28a连接,经诱导表达获得His-LRG1蛋白。LRG1基因cDNA片段大小为1 044 bp,编码347个氨基酸;成功构建pET28a原核表达载体,经多次不同条件诱导后,得到大小约40 kD目的蛋白;利用软件对LRG1蛋白的一级、二级结构进行了预测,分析总结得LRG1基因编码的蛋白是一个不稳定且具有亲水性的蛋白,可与多种信号开关相互作用。LRG1属于高度保守的富亮氨酸重复家族成员,其原核表达载体不易诱导产生大量目的蛋白,克隆表达该基因有利于验证其结构与功能关系。     

α-苦瓜素基因的克隆和原核表达

α-苦瓜素(Alpha-momorcharin)是一种多功能核糖体失活蛋白,具有抗肿瘤、抗HIV-1和抗菌活性,并同时具有免疫抑制活性.利用PCR(polymerase chain reaction)技术从苦瓜基因组中扩增出了成熟的α-苦瓜素蛋白基因,并亚克隆到表达载体pET28a( )上,然后分别在BL21(DE3) 和RosettaTM(DE3)pLysS中进行表达.结果表明只在RosettaTM(DE3)pLysS中,重组α-苦瓜素基因能成功地表达出33 kD大小的重组蛋白,而且在18℃和22℃的温度下,经IPTG诱导后,能成功地表达出大量可溶性重组蛋白.利用重组蛋白的N末端带有的6×His 标签,通过Ni-NTA柱纯化获得了α-苦瓜素重组蛋白.Western杂交实验表明,纯化后的重组蛋白可与鼠抗His-Tag单克隆抗体发生特异性反应.α-苦瓜素重组蛋白的获得为进一步系统研究和改造其功能与活性奠定了基础.     

‘潘那利’番茄碱性螺旋环螺旋转录因子基因的克隆与表达分析

碱性螺旋环螺旋(basic/Helix Loop Helix, bHLH)转录因子是植物最大的转录因子家族之一,其广泛参与植物逆境胁迫响应。该研究从野生‘潘那利’番茄(Solanum pennellii Correll)中成功克隆出bHLH转录因子基因SpbHLH89(Sol Genomics登录号Sopen04g001150),采用qRT PCR分析其在干旱胁迫下的表达模式,并利用异源表达初步分析其对非生物胁迫的响应。结果表明：(1)SpbHLH89编码区包含684 bp,编码227个氨基酸,具有典型的碱性螺旋环螺旋区,主要定位于细胞核中;进化树结果显示,SpbHLH89转录因子高度保守,与拟绒毛烟草NtbHLH94(Nicotiana tomentosiformis)存在高度相似性。(2)qRT PCR结果显示,SpbHLH89在‘潘那利’番茄的茎、叶和花中均有表达,其表达量受干旱胁迫诱导。(3)SDS PAGE与Western bloting结果显示,pET 30a SpbHLH89重组蛋白大小约为31 kD。(4)在盐胁迫(400 mmol/L NaCl)和干旱胁迫(600 mmol/L甘露醇)条件下,异源表达重组蛋白的E. coli BL21(DE3)重组菌生长速度提高,说明异源表达SpbHLH89转录因子基因可提高细菌对非生物胁迫的耐受性。     

水牛睾丸特异LDHC基因的原核表达及生物学活性研究

目的:克隆水牛睾丸特异Ldhc基因全长在大肠杆菌中原核表达,研究其生物学活性.方法:以水牛睾丸组织为材料提取总RNA,RT-PCR扩增Ldhc cDNA,PCR获得水牛全长Ldhc基因;连接pET-32b构建表达质粒pET-32b-Ldhc;转化BL21(DE3)大肠杆菌,IPTG诱导表达并利用SDS-PAGE分析.体外Ni离子柱纯化目的蛋白,Western印迹鉴定其抗体结合活性,同工酶谱鉴定其生物学活性.结果:成功制备了表达质粒pET-32b-Ldhc;IPTG诱导得到56KDa目的蛋白;Ni柱纯化获得纯度90%以上的蛋白;Western印迹显示目的蛋白具有特异的抗体结合活性;同工酶活性染色证明其具有乳酸脱氢酶活性.结论:试验成功制备了水牛睾丸LDH-CA蛋白,并初步验证了其生物学活性,为我们进一步探讨LDH-G4的功能及免疫节育疫苗的制备等奠定了基础.     

山羊痘病毒p32基因的原核表达及生物信息分析

目的:构建表达山羊痘(GPV)P32蛋白的原核表达载体PTYB11-gpvp32,初步分析其在大肠杆菌(E.coli)BL21中的较佳表达条件。方法:首先用序列分析软件Blastp、MEGA5.1、SOSUI等对GPVP32进行生物信息学分析;Primer Primier5.0软件设计引物,在上游引物添加限制性酶切位点SpeⅠ、下游引物添加限制性酶切位点XhoⅠ,以pSK-gpvp32为模板,PCR扩增方法获得基因片段,克隆入PMD18-Simple-T,构建PMD18SimpleT-gpvp32载体,转化大肠杆菌(E.coli)Top10感受态细胞,经酶切筛选、测序确定插入序列的正确,然后将gpvp32克隆入原核表达载体PTYB11中的SpeⅠ、XhoⅠ酶切位点,构建原核表达质粒PTYB11-gpvp32;转化大肠杆菌(E.coli)BL21后,IPTG诱导重组蛋白表达,SDS-PAGE分析和Western-blot鉴定重组蛋白在不同诱导时间下的表达情况。结果:成功构建山羊痘病毒原核表达载体PTYB11-gpvp32并在大肠杆菌(E.coli)BL21中成功表达GPVP32,经检测重组蛋白表达量约为菌体总蛋白的28%,进化树结果表明山羊痘的亲缘关系与地理位置存在差异及在不同的羊群中进化的结果,经SOSUI等软件综合分析知GPVP32是山羊痘病毒跨膜蛋白的囊膜蛋白但不是信号肽。结论:山羊痘病毒p32基因在大肠杆菌中获得高效表达,为山羊痘病毒的流行性调查、分子生物学研究以及以后有效防治本病提供了物质基础。