番茄PPR基因家族的鉴定与生物信息学分析

PPR(Pentatricopeptide repeats)基因家族在植物中广泛存在, 其在植物生长发育过程中至关重要。文章采用生物信息学方法, 利用Pfam已鉴定的PPR保守结构域序列检索番茄(Solanum lycopersicum L.)基因组计划注释的蛋白序列, 最终确定了番茄中可能存在的471个PPR编码基因; 根据拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)中鉴定的各个结构域的特点对其进行了蛋白结构分析、分类和保守序列分析, 并对番茄PPR基因家族进行了系统进化树构建、染色体定位、亚细胞定位预测、表达和GO分析等。结果表明：番茄PPR基因家族分为P和PLS两个亚家族, 各占序列数目的一半, PLS亚家族又分为PLS、E、E+和DYW四类, 且在进化树中形成不同的分支; 各个结构域在植物中非常保守; PPR基因家族分布在番茄12条染色体上, 且多数无内含子结构; 大部分PPR蛋白具有线粒体或叶绿体定位序列, GO分析表明PPR蛋白参与RNA相关的生物学过程     

人Transgelin蛋白家族生物信息学分析

本研究通过对人Transgelin蛋白家族(Transgelins)3位成员(Transgelin,-2,-3)的生物信息学预测分析,显示Transgelin和-2等电点分别为8.87和8.41,Transgelin-3等电点为6.84,3位成员均为非分泌型蛋白,且极有可能是跨膜型蛋白.蛋白质稳定性分析结果显示,除Tr...     

细粒棘球绦虫水通道蛋白基因家族成员密码子偏好性分析

水通道蛋白(aquaporin, AQP)是一种主要内在蛋白家族成员,具有通透水及其他小分子溶质的功能,参与虫体渗透稳态、物质转运等过程。本研究运用CodonW、SPSS等生物信息学软件分析细粒棘球绦虫(Echinococcus granulosus)水通道蛋白基因家族成员(EgAQPs)的密码子使用偏好性,并与非洲爪蟾(Xenopus laevis)卵母细胞、酵母(Saccharomyces cerevisiae)进行密码子偏好性比较,以期找到EgAQPs最合适的外源表达系统。结果表明EgAQPs密码子选用偏好性普遍较弱,偏好以C/G作为结尾。在密码子使用频率上,EgAQPs与非洲爪蟾卵母细胞的差异高于酵母,表明酵母表达系统可能更适合于EgAQPs表达。若要进一步提高EgAQPs在非洲爪蟾卵母细胞或酵母中的表达水平,尚需对其密码子进行优化。     

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。     

高粱SUT基因家族的生物信息学分析

蔗糖转运蛋白(sucrose transporters,SUTs)属于跨膜转运蛋白,大多数参与蔗糖的吸收和转运。迄今为止,对高粱蔗糖转运蛋白知之甚少,为进一步研究高粱蔗糖转运蛋白家族(SbSUTs),本研究利用生物信息学方法对SbSUTs的6个成员(编号SbSUT1~SbSUT6)进行蛋白理化性质、基因结构、蛋白结构、同源性及系统进化树构建等分析。结果表明:SbSUTs是一种无信号肽、定位于质膜和叶绿体类囊膜上的疏水性膜蛋白;SbSUTs均具有GPH结构功能域,是高度保守的蛋白;α-螺旋和无规卷曲是主要的二级结构元件,其三级结构较为相似。本研究为探究SbSUTs蛋白家族在高粱的蔗糖吸收及转运中的功能提供理论依据。     

拟南芥AAP基因家族的生物信息学分析

氨基酸通透酶(amino acid permease,AAP)是一种跨膜转运蛋白,广泛参与氨基酸的吸收、转运。本研究采用生物信息学方法对拟南芥AAP基因家族8个成员(编号AtAAP1~At AAP8)进行染色体定位、蛋白质理化性质、亚细胞定位、三级结构、跨膜区、基因结构及调控元件等进行分析,为探索AAP基因在拟南芥氨基酸吸收转运中的作用及进一步研究AtAAP基因家族的功能提供理论依据。     

苔藓NAC基因家族的生物信息学分析

NAC (NAM, ATAF, CUC)转录因子家族仅存在于陆生植物中,在植物发育、响应胁迫以及生物合成过程中发挥重要作用。许多NAC家族成员的功能已被确定(主要在模式植物中),但在苔藓等早期陆生植物中NAC家族的进化过程尚不清楚。本研究从藓类的小立碗藓(Physcomitrella patens)和泥炭藓(Sphagnum fallax)、苔类的地钱(Marchantia polymorpha)和角苔类的角苔(Anthoceros angustus)中,共鉴定出97个NAC基因,并对其进行NAC转录因子家族进化分析。藓类有大约40个NAC基因,地钱和角苔中只有大约10个NAC基因。在苔藓植物中,NAC基因家族可分为5个亚家族。基因结构和保守结构域分析表明,在同一个亚家族中,大多数NAC基因具有相似的基因结构和编码相似的蛋白基序。共线性分析表明NAC-Ⅱ基因位于藓类植物保守共线性区,并随着藓类植物的整个基因重复事件而扩张。上述研究结果表明NAC基因的扩张不仅发生在维管植物中,也发生在苔藓植物中,这对NAC基因家族的功能扩展是至关重要的。进一步研究结果显示,NAC基因家族的扩增时间与藓类...     

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。     

西红花MADS-box基因家族的生物信息学分析

西红花是中国传统中药材,以花柱入药,被誉为"植物黄金"。MADS-box转录因子家族在显花植物的花器官形成和分化过程中发挥重要作用,其有极大的可能影响西红花花器官的形成进而影响花柱发育。本研究采用生物信息学方法,对来自西红花转录组数据库中的17条MADS-box转录因子的核苷酸进行解读,及对其编码的氨基酸序列的组成成分、理化性质、信号肽、导肽、跨膜结构域、亚细胞定位、亲疏水性、蛋白质的二级、三级结构及功能域进行预测分析,并将西红花和其他植物的MADS-box蛋白进行同源比对,同时构建了西红花和模式植物拟南芥MADS-box蛋白家族的系统进化树。结果表明,西红花MADS-box基因的开放阅读框在630~750 bp左右,分子量在24~29 kD之间,理论等电点(pI)均大于7,介于8.69~9.54之间,表现为碱性疏水蛋白,既不含有信号肽也没有跨膜结构,二级结构主要原件为α-螺旋和无规则卷曲,含有一个MADS-MEF结构域和K-box结构域。氨基酸同源性比对结果表明西红花和石刁柏的MADS-box蛋白同源性较高。与拟南芥的进化树分析结果显示,西红花MADS-box蛋白可聚为两大类,分属于MIKC和Mβ亚家族。本工作可为今后进一步深入研究西红花MADS-box蛋白的生物学功能提供可靠的参考依据。     

番茄LeABI3基因的生物信息学分析

对所克隆到的番茄LeABI3基因测序结果进行序列分析,发现得到LeABI3基因的2种转录本.应用生物信息学的方法和工具对LeABI3蛋白质的理化性质、跨膜区域、疏水性/亲水性、二级结构、结构功能域和同源树进行分析,结果表明此蛋白是包含一个保守B3结构功能域的亲水性不稳定蛋白,相对分子量为65.4 kD,等电点为6.54,可能存在2个跨膜区域.蛋白质二级结构中的主要构成元件是α-螺旋和不规则卷曲,蛋白质同源分析发现番茄LeABI3和马铃薯vp1-ABI3类蛋白相似度最高,同源性为89%.     

玉米木质形成素类AGP蛋白基因家族的生物信息学分析

[目的]鉴定玉米木质形成素类AGP蛋白(Xylogen-like arabinogalactan protein,XYLP)基因家族成员,并预测分析其理化性质、蛋白结构和系统发生树。[方法]采用生物信息学方法鉴定玉米XYLP成员,对其蛋白的理化性质、疏水性、亚细胞定位、系统发生树、结构域、蛋白质二/三级结构等方面进行预测和分析。[结果]从玉米基因组中共鉴定出16个ZmXYLPs基因;其蛋白产物全长在126~304氨基酸之间,理论等电点在5.53~9.18之间,不稳定系数在25.19~55.66之间,平均疏水指数在-0.098~0.698之间,主要定位在质膜上;二级结构均由α螺旋、无规则卷曲和延伸链组成,但是三级结构各不相同。[结论]ZmXYLPs多数是定位在质膜上的疏水稳定性蛋白,其中13个ZmXYLPs和At XYLPs分别聚在两个独立进化分支中。ZmXYLPs二级结构元件的比例和相继次序各不相同,其聚合角度和空间相邻关系也存在明显差异。     

小立碗藓扩展蛋白基因家族的鉴定与生物信息学分析

扩展蛋白(Expansins,EXP)是一类基因家族,几乎参与了植物发育的全过程,从种子萌发到果实成熟都有扩展蛋白的参与。该研究利用生物信息学的方法对小立碗藓(Physcomitrella patens) Expansin基因家族成员进行鉴定,分析了其基因结构、染色体定位以及系统发生关系。结果表明:小立碗藓基因组中含有Expansin A(EXPA) 32个、Expansin-like A(EXLA) 6个,并未发现Expansin-like B(EXLB)及Expansin B(EXPB)。扩展蛋白氨基酸序列长度在228～290 aa之间,编码蛋白质具有两个保守的结构域Pollen_allerg_1和DPBB_1。蛋白质亚细胞定位预测结果表明:运用CELLO在线工具预测发现小立碗藓中约4/5的EXP家族基因定位于细胞外;而Euk-mPLoc预测结果则显示小立碗藓EXP基因家族成员全定位于细胞外。基因结构分析表明,小立碗藓中约68%Expansin基因有含有1～3个内含子。以上结果可为深入研究小立碗藓扩展蛋白基因的分子进化与生物学功能奠定基础。     

蔷薇科植物MLO蛋白家族的生物信息学分析

MLO基因家族是一类重要的植物抗病基因,MLO蛋白的突变体对白粉病真菌表现出广谱抗性,且能特异性调控细胞死亡,利用自发的细胞死亡来应答发育或非生物刺激。为了分析蔷薇科植物MLO蛋白的结构特征、系统进化及潜在功能,本研究利用生物信息学方法对在Gen Bank中已登录的来自于蔷薇科的7个物种共计82条具有完整ORF的MLO基因进行了分析。分析显示这82条蛋白的氨基酸数量、碱基数、分子量差异较小,平均亲水系数为-0.191~0.253,绝大多数具有内含子结构;亚细胞定位主要分布于质膜中,包含5~8个跨膜结构;共有15个保守基序,长度在15~50个氨基酸之间。其中,等电点小于7的仅有1条,6条蛋白具有信号肽。系统进化关系揭示了这些物种间具有较高的同源性和保守性;将其与其它物种中已鉴定的MLO基因进行聚类分析,筛选出32个可能与抗白粉病相关的候选基因;进一步序列比对分析,发现仅有17条基因具有MLO型白粉病基因所有的典型结构。因此,本研究表明,所选用的82条蔷薇科MLO基因中,仅有17条基因可能参与寄主-白粉病菌的互作过程。本研究为进一步研究蔷薇科及其他植物MLO基因的抗病遗传机制提供了一些参考依据。     

毛果杨HMA基因家族的生物信息学分析

重金属转运ATP酶（heavy metal transporting ATPase,HMA）是一种通过水解ATP跨膜运送重金属阳离子的转运蛋白,属于P-ATPase家族中一个亚类。不同HMA蛋白对重金属离子的转运具有选择性,在植物修复重金属污染土壤方面起着重要作用。依据毛果杨全基因组测序的结果,以及HMA基因蛋白的序列和功能特征,从毛果杨基因组中鉴定了13个HMA基因家族成员,分属于Zn亚类（Zn2＋/Co2＋/Cd2＋/Pb2＋P1B-ATPase）和Cu亚类（Cu＋/Ag＋P1B-ATPase）两个亚家族,主要分布于1、3号染色体上。生物信息学分析表明,毛果杨HMA基因的氨基酸序列一致性介于21.3%~89.3%,且具有保守的基序CPC、HP、DKTGT、TGEx、GDG、PxD和CxxC等。蛋白理化特征分析显示,多数毛果杨HMA蛋白稍偏酸性,结构稳定性较好,蛋白脂溶指数高,稍具疏水性。密码子偏好性分析显示,毛果杨HMA蛋白14个氨基酸中存在16个高频密码子,另有1个终止密码子为高频密码子,显示出毛果杨的种属特征。研究结果展示了毛果杨HMA基因家族的基本信息和特点,为深入研究毛果杨HMA基因的功能搭建了基础平台。     

玉米中SBP-box基因家族的生物信息学分析

SBP-box基因作为植物特有的转录因子,在植物生长发育中起着重要作用。根据已报道的苹果中的SBP-box基因保守域的相关结构,通过生物信息学的相关软件和方法,鉴定并分析玉米基因组中所有SBP-box编码类型基因。对鉴定出的42个基因命名并检测相关属性。利用鉴定出的42个SBP-box基因构建进化树分析该家族基因的相似程度和基因之间的亲缘进化关系,绘制染色体定位图分析每个基因在玉米染色体上的位置。     

茶树水通道蛋白基因的克隆与表达分析

从茶树中克隆了6个水通道蛋白(aquaporin,AQP)基因的cDNA全长序列,根据序列相似性和系统进化分析结果,分别命名为CsNIP1;1、CsNIP5;1、CsPIP2;1、CsPIP2;2、CsTIP1;1和CsTIP2;2。氨基酸序列特征分析表明,6个基因的编码氨基酸序列长度在250~301个氨基酸残基,分子量在25.186~30.728kD之间;均为疏水性蛋白,并都含有6个跨膜螺旋;6个基因均含有MIP蛋白家族的特征序列HF/I/VNPA/SI/L/VTI/FA/G和NPA(Asn-Pro-Ala)基序,以及类似沙漏状的跨膜三级结构。荧光定量PCR分析显示:这6个基因在根、茎、叶和花中均表达,且在根中的表达水平最高,表明它们与茶树根系的物质转运密切相关;CsAQPs基因的表达受ABA、高盐、干旱和低温胁迫的调控,表明它们可能参与茶树抗逆响应。     

生物信息学技术克隆人类神经髓鞘蛋白零家族基因

为克隆新的髓鞘蛋白相关基因,将ＭＰＺ基因编码区ｃＤＮＡ与ＥＳＴ数据库进行同源性比较,得到与ＭＰＺ显著相似的２个ＥＳＴ,构建成８０１ｂｐ的重叠群。此重叠群与定位在１ｑ２４的１２８ｋｂ ｇＤｎＡ的相似性为１００％。计算机分析有ｂｐ和重叠群可能存在一个４３５ｂｐ的阅读框架。在重叠群上设计两个引物与文库载体臂上的引物配对,扩增各种ｃＤＮＡ文库ＤＮＡ作巢式ＰＣ拓所得ｃＤＮＡ上再设计引物进行巢式ＰＣＲ,最终克     

番茄NAC转录因子家族的鉴定及生物信息学分析

NAC转录因子家族是植物特有的一类转录因子,在植物的生长发育、器官建成及逆境胁迫和激素信号应答中均发挥重要作用。本研究在基因组范围内,利用生物信息学方法对番茄的NAC转录因子家族成员、分布及结构和功能等进行分析。预测结果显示番茄NAC家族包含102个蛋白质,分为12亚族,其中茄属特有的TNAC亚族中成员最多,具有25个,其他NAC转录因子与拟南芥NAc家族具有相似分类。保守基序分析,在番茄NAC结构域中包含7个保守的NAM基序,主要分布在序列的N端,表明这些基序的存在对NAC蛋白质功能的执行是必需的。理化性质和结构分析表明,番茄NAC蛋白质绝大多数是亲水蛋白质,主要以无规则卷曲构成,而α-螺旋、β-折叠和β-转角则散布于整个蛋白质中,在各亚族中没有规律。     

水通道蛋白的生理功能 ——水通道基因敲除小鼠表型研究进展

水通道蛋白 (aquaporin, AQP) 是一族细胞膜上选择性高效转运水分子的特异孔道. 自从 Agre 等于 1992 年从红细胞膜发现第一个水通道蛋白 AQP1以来,有关水通道蛋白结构与功能的研究取得了迅速的、系列性的进展 . 已报道的哺乳动物 AQP 家族已有 11 个在蛋白质序列上有同源性成员 (AQP0~AQP10). AQP 在体内各系统组织中广泛表达,除了在与体液分泌和吸收密切相关的多种上皮和内皮细胞高表达外,在一些与体液转运无明显关系的组织细胞如红细胞、白细胞、脂肪细胞和骨骼肌细胞等处也有表达,提示 AQP 可能在多种器官生理和病理中发挥重要作用. 基因打靶技术是研究特定基因在体内生理功能的有力手段. 目前 AQP1、3、4、5 基因敲除和 AQP2 基因点突变的基因敲入小鼠模型 ( 模拟人类常染色体隐性遗传尿崩症 ) 已成功建立并广泛用于表型研究,在 AQP 水通道蛋白生理功能方面获得许多重要进展.