水稻OsRhoGDI2蛋白生物信息学分析及亚细胞定位研究

水稻OsRhoGDI2是通过酵母双杂交筛选到的小G蛋白Rho家族成员OsRacD的互作蛋白的编码基因,为研究OsRhoGDI2和OsRacD的相互作用特点和调控机制,对OsRhoGDI2进行了生物信息学分析和亚细胞定位检测。通过生物信息学方法比较了二者编码蛋白的理化性质、修饰位点和亚细胞定位特点,并进一步构建了受控于CaMV35S启动子的与绿色荧光蛋白融合表达的OsRhoGDI2基因的双元植物表达载体,采用农杆菌介导法转化洋葱表皮细胞,通过荧光显微镜观察了融合蛋白在活细胞内分布特点。OsRhoGDI2和OsRacD具有一些相似的理化特性和翻译后修饰位点,在洋葱表皮细胞中,OsRhoGDI2主要分布在细胞质、细胞膜和细胞核。OsRhoGDI2与OsRacD在蛋白理化特性和胞内分布上存在一定的相关性,OsRhoGDI2蛋白可能在调控OsRacD的胞内分布和活性中发挥重要作用。     

蛋白质亚细胞定位的生物信息学研究

细胞中蛋白质合成后被转运到特定的细胞器中,只有转运到正确的部位才能参与细胞的各种生命活动,如果定位发生偏差,将会对细胞功能甚至生命产生重大影响.蛋白质的亚细胞定位是蛋白质功能研究的重要方面,也是生物信息学中的热点问题,数据库的构建和亚细胞定位分析及预测加速了蛋白质结构和功能的研究.     

AtZW10蛋白亚细胞定位的初步研究

利用不同的工具对AtZW10基因编码的蛋白进行生物信息学分析,结果表明,拟南芥AtZW10在进化上比较保守,在该蛋白的内部存在一个和着丝粒/动粒结合蛋白ZW10相似的保守区域,与果蝇DmZW10蛋白之间存在较高的相似性;AtZW10是一类亲水蛋白,没有明显的跨膜结构域,很可能定位于细胞核和细胞质中。为了进一步确定AtZW10的亚细胞定位,以野生型拟南芥cDNA为模板,通过PCR技术克隆AtZW10基因,构建与黄色荧光蛋白基因（YFP）融合的pA7-AtZW10-YFP表达载体,以及与绿色荧光蛋白基因（GFP）融合的p2300-AtZW10-GFP表达载体。将AtZW10-YFP和AtZW10-GFP分别转化野生型拟南芥叶肉细胞的原生质体和本生烟草的表皮细胞。通过对融合蛋白的分布位置进行分析表明,AtZW10很可能是一种核质定位蛋白,但主要分布在细胞核中。这一结果和生物信息学分析的结论是一致的。本文通过对AtZW10分子特性和亚细胞定位分析,可以为今后研究其功能提供基础。     

谷子ARF基因家族的鉴定与生物信息学分析

生长素应答因子(ARF,auxin response factors)是一类可以结合在生长素应答基因启动子部位的转录因子,在植物的生长发育中起至关重要的作用。本研究以谷子为材料,共鉴定出24个ARF基因,命名为Si ARFs。利用生物信息学对谷子Si ARFs基因的结构、染色体分布、基因倍增模式、系统进化以及基因的表达模式进行分析。结果表明,Si ARF基因家族在染色体上呈不均匀分布,除2号染色体外,其他染色体上都有该家族基因,基因的扩增模式为分散复制与片段复制。Si ARFs基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的B3 DNA结构域、ARF结构域和Aux/IAA结构域,ARF蛋白的3D结构含有3个α螺旋和7个β折叠结构。进化树分析表明谷子ARF蛋白和物种相近的高粱、玉米聚在一起。大多数ARF基因在谷子根、茎、叶和穗中都有表达,且不同基因表达量有较大差异。     

香蕉MaROP1基因表达产物的亚细胞定位

植物类Rho相关G蛋白(Rho-related GTPases from plants,ROP)属于小G蛋白超家族,是高等植物体内广泛存在的一类重要信号分子,在植物生长发育过程中起着关键的调控作用.本实验室从香蕉果实采后抑制差减杂交文库中获得一个香蕉ROP基因,命名为MaROP1.半定量RT-PCR表明该基因在香蕉的根、球茎、叶、花和果实中的表达存在差异,其中在球茎中的表达量最高且与其它器官的表达差异显著.为进一步研究该基因的功能,构建了以绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)为报告基因的融合植物表达载体pCAMBIA1302-MaROP1,并利用基因枪转化法将重组载体转入洋葱表皮细胞瞬时表达,荧光显微镜检测表明该基因表达产物定位在细胞膜上.     

黑胸大蠊浓核病毒NS2蛋白亚细胞定位

黑胸大蠊浓核病毒(Periplaneta fuliginosa densonucleosis virus,PfDNV)是胡远扬等人在国内首次报道,并在国内外第一个正式分类鉴定的蟑螂浓核病毒[1],ICTV第八次会议正式将其独立列为一个属:Pefudensovirus.     

拟南芥3个蛋白磷酸酶2C基因编码蛋白的亚细胞定位及组织表达分析

利用gateway技术从拟南芥中克隆了3个蛋白磷酸酶2C基因At5G66080、At1G68410和At5G06750,3个基因的ORF全长分别为1 158 bp、1 311 bp和1 182 bp,分别编码一条385、376和393个氨基酸残基的多肽.构建了3个基因的植物表达载体35S:GFP:At5G66080、35S:GFP:At1G68410和35S:GFP:At5G06750,采用基因枪法进行的洋葱表皮细胞GFP瞬时表达实验表明,荧光信号主要分布在细胞核上,显示这3个基因的产物可能在细胞核上发挥作用.利用实时荧光定量PCR研究At5G66080、At1G68410和At5G06750基因在不同组织中的表达特性,结果表明:3个基因在各个器官均有表达,但表达量不同;At5G66080、At1G68410和At5G06750基因在花中表达量最大;At5G66080和At5G06750基因在根、叶和叶柄中的表达量次之,在茎中的表达量最低;At1G68410基因在根中的表达量次之,在茎、叶和叶柄中的表达量较低.     

香蕉MaBTB基因的表达分析及亚细胞定位

利用荧光定量PCR分析在不同处理下的香蕉采后果实中MaBTB基因的表达,在正常成熟的果实中,MaBTB基因的表达与乙烯的释放量呈正相关;相反,在1-MCP处理的香蕉果实中,该基因的表达相对变化不明显;用乙烯处理的香蕉果实,其表达量在第3天达到高峰,比正常成熟的早11 d。这些结果表明MaBTB基因在香蕉采后果实中是受乙烯诱导表达的。最后,亚细胞定位分析表明MaBTB基因定位在细胞核上。     

香蕉Maasr1基因表达产物的亚细胞定位

利用SSH分离香蕉果实采后差异表达基因,获得香蕉的ASR基因,并将其命名为Maasr1。对该基因与香蕉采后成熟衰老进行相关性研究,发现其在果实采后早期表达上调。通过对Maasr1基因进行生物信息学分析表明,Maasr1基因编码的蛋白可能作为转录因子定位于细胞核或细胞质中。为进一步深入研究该基因功能,构建了香蕉Maasr1基因与绿色荧光蛋白基因融合的植物表达载体pCAMBIA1304-Maasr1。利用基因枪转化法将重组载体转入洋葱表皮细胞瞬时表达,荧光显微镜检测结果表明,Maasr1基因表达产物定位在细胞核中,符合转录因子特性。     

向日葵E3泛素连接酶基因的分析定位和表达鉴定

该研究利用前期获得的向日葵耐盐相关基因E3泛素连接酶基因序列(HERC2),构建瞬时表达载体Cam-35S-HERC2-GFP,采用基因枪法转化洋葱表皮细胞进行亚细胞定位;采用RT-PCR技术,分析盐胁迫下HERC2在耐盐品种P50和盐敏感品种P29根、下胚轴和叶中的表达差异;构建HERC2植物表达载体pPZP221-HERC2,采用农杆菌介导法将HERC2导入烟草,进行耐盐功能验证。结果表明:(1)HERC2蛋白定位在细胞膜、细胞质和细胞核中。(2)受到NaCl胁迫后,HERC2基因在耐盐品种P50和盐敏感品种P29中均上调表达,但耐盐品种中的表达量较高。(3)HERC2基因的表达,能够提高转基因烟草的耐盐性。该研究结果为进一步解析向日葵对盐胁迫的响应机制,以及耐盐新品种的选育奠定了基础。     

PC-1在前列腺癌细胞系LNCaP中的定位

目的:研究PC-1分子在前列腺癌细胞系LNCaP中的亚细胞定位。方法:利用常规PCR和重叠PCR技术在pEGFP-C1-PC-1上分别扩增PC-1的不同截短体及缺失体基因,PCR产物经酶切后克隆到真核表达载体pEGFP-C1中;经测序确定构建成功的载体在LNCaP细胞中瞬时高表达,在荧光显微镜下观察这些载体表达产物在LNCaP细胞中的定位情况,并通过Western印迹验证这些载体在LNCaP细胞中的表达。结果:构建了多个用于PC-1亚细胞定位研究的、能在LNCaP细胞中表达的载体;同时,还找到了一段对PC-1定位有重要影响的氨基酸序列。结论:为进一步研究PC-1的亚细胞定位及其发挥功能的方式提供了基础。     

马铃薯StPSKRs基因的克隆及其亚细胞定位分析

该研究采用同源克隆与PCR扩增方法,从马铃薯品种‘Desiree’中克隆植物磺肽素受体基因StPSKR1和StPSKR2的全长cDNA,并对其进行生物信息学分析及亚细胞定位分析,为深入研究StPSKR1和StPSKR2基因在马铃薯生长发育和生物胁迫中的作用提供理论依据。结果发现:(1)通过同源克隆与PCR扩增获得StPSKR1和StPSKR2的全长cDNA片段,并将其克隆到pGWB5-GFP载体;测序结果显示这2个基因编码的蛋白质与数据库给定的蛋白质序列保持一致,表明成功克隆到StPSKR1和StPSKR2基因。(2)StPSKR1位于马铃薯1号染色体上,cDNA全长3 042 bp,编码1 013个氨基酸,预测蛋白相对分子质量为112.16 kD,理论等电点6.27;StPSKR2位于7号染色体,cDNA全长3 135 bp,编码1 044个氨基酸,相对分子量为114.99 kD,理论等电点6.19。(3)生物信息学分析显示,StPSKR1和StPSKR2都属于跨膜蛋白。(4)亚细胞定位结果显示,StPSKR1和StPSKR2均定位于细胞膜上。     

拟南芥磷酸酶基因亚细胞定位与组织表达

通过克隆拟南芥磷酸酶PP2C家族基因At3g51370,构建了绿色荧光蛋白融合表达载体,用基因枪将构建好的载体轰击洋葱表皮细胞进行瞬时表达分析,发现该At3g51370基因表达蛋白定位在细胞核中;用实时定量PCR方法分析At3g51370基因的组织表达特性,发现该基因在花器官中的表达量明显高于其它组织.进一步构建了含At3g51370基因的启动子和GUS报告基因的植物表达载体,经农杆菌介导转化拟南芥,对转基因拟南芥进行GUS组织化学染色,分析该启动子在不同生长时期与不同组织中的转录活性,结果发现,在幼苗期At3g51370基因主要集中在根尖分生组织和顶端分生组织表达,在成年植株中则集中在生殖器官如花和果荚柄等部位表达,在光照和黑暗条件下,At3g51370基因的表达特性没有明显差异.研究表明,At3g51370可能与其它核定位的PP2C磷酸酶一样参与了基因表达的调控,可能在拟南芥早期发育阶段的细胞增值分裂相关信号转导途径中发挥功能,并在花器官的发育过程中行使功能,且不参与光信号转导.     

新麦草IPT基因亚细胞定位、过表达载体构建及鉴定

摘要：为了验证IPT基因在新麦草中的功能,研究以DT型和ST型的新麦草分蘖节为材料,通过RNA-seq分析和qRT-PCR试验验证IPT的相对表达量并进行GO富集分析,采用PCR法克隆IPT基因,构建1300-cYFP-IPT过表达载体,并进行生物信息学分析;通过烟草瞬时转染法和蛋白质印迹法鉴定IPT蛋白的亚细胞定位及表达情况。结果显示：IPT与tRNA二甲基烯丙基转移酶活性相关,在新麦草分蘖中起上调作用;克隆得到新麦草IPT基因全长,并构建了1300-cYFP-IPT过表达载体,其开放阅读框（ORF）为1362bp;多序列比对与保守结构域分析表明,新麦草IPT蛋白存在PLN02840蛋白保守结构域,与二粒小麦、小麦及硬粒小麦IPT蛋白的亲缘关系较近;蛋白质二级结构预测显示新麦草IPT蛋白二级结构由α-螺旋、延伸链、β-折叠和不规则卷曲组成;分析显示丝氨酸的磷酸化位点最有可能是蛋白发挥功能的潜在磷酸化位点;烟草瞬时转染显示IPT蛋白正常表达,定位于叶绿体中;Western blot结果显示连接载体的目的蛋白IPT正常表达,大小为76.8kDa。研究表明IPT基因在新麦草分蘖过程中上调分蘖数,1300-cYFP-IPT载体可在植株叶绿体中正常表达;该研究为后续新麦草IPT基因进一步功能验证提供试验材料和理论依据。     

杜仲MVA和MEP途径相关基因的亚细胞定位与表达分析

通过对杜仲基因组分析,筛选并克隆出MVA途径和MEP途径的相关基因全长（EuDXR,EuMCT,EuCMK,EuMDS,EuACOT,EuHMGS和EuHMGR）,并通过生物信息学方法分析其结构特征,结果表明上述基因与其他已知物种相应基因的相似度达73%~85%。通过构建亚细胞定位表达载体,并瞬时转化烟草下表皮细胞后激光共聚焦显微镜下观察显示,EuDXR,EuMCT,EuCMK,EuMDS基因编码蛋白定位于叶绿体,EuACOT和EuHMGR基因编码蛋白定位于内质网,EuHMGS基因编码蛋白定位于细胞质膜。利用转录组测序技术分析上述基因的时空表达特性表明,MEP途径相关基因在杜仲叶片中大量表达,而MVA途径相关基因在杜仲幼果中大量表达,且杜仲幼果比叶片中的橡胶含量高,因此,推断MVA途径在杜仲橡胶合成中占主导作用。     

茶树CsPAL3基因的亚细胞定位及遗传转化

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)由多基因家族编码,是花青素等多酚物质合成途径的起始酶,对其合成具有调控作用。以紫化茶树武夷奇种C18为材料,采用Gateway技术体系分别构建了茶树的CsPAL3过表达载体pGWB502:CsPAL3和pGWB505:CsPAL3:GFP,并成功将其转入根癌农杆菌GV3101。注射烟草瞬时表达激光共聚焦扫描显微镜可观察到GFP绿色荧光,结果表明CsPAL3主要集中在细胞核和细胞膜中。通过侵染拟南芥,筛选纯合子,获得稳定表达的转CsPAL3基因拟南芥。实时荧光定量PCR(qPCR)检测发现,CsPAL3在转CsPAL3基因拟南芥中的根部表达量显著高于叶片,且CsPAL3基因受光照调控。该结果为进一步研究茶树CsPAL3基因功能以及促进茶树花青素合成与积累的分子调控机理提供科学依据。