千里光肌动蛋白基因（Actin）的生物信息学及功能分析

肌动蛋白（Actin）是广泛存在于高等植物中的组成型表达蛋白质,与细胞分裂、细胞运动、细胞信号转导等功能密切相关。为明确肌动蛋白性质与功能的关系,本研究从千里光全长cDNA文库中分离得到Actin基因。序列分析结果表明：该基因长度为1 481 bp,编码360个氨基酸残基的多肽,与甘草Actin基因编码的氨基酸序列（GenBank登录号：ABW71681.1）的同源性最高,达96%;预测蛋白质的分子量为40.02 kDa,理论等电点为5.85;结构分析发现,螺旋结构和无规则卷曲构成Actin二级结构的主要组分;三级结构预测发现,Actin具有4个结构域;蛋白系统发生树发现,与甘草和鹰嘴豆的亲缘关系较近。本研究认为,高等植物Actin可能参与基因的转录调控,其氨基酸突变位点未对功能结构域产生影响。     

绵羊Wnt2蛋白生物信息学分析

Wnt2蛋白是Wnts蛋白家族的重要成员,参与卵巢的发育。本研究以NCBI蛋白质数据库中发布的Wnt2蛋白氨基酸序列为研究对象,采用生物信息学软件对Wnt2蛋白的理化性质、信号肽及跨膜结构域、糖基化和磷酸化位点、二级结构和功能结构域、亚细胞定位和功能结构分类、序列相似比对及聚类、三级结构进行预测分析。结果发现,绵羊Wnt2由360个氨基酸组成,其等电点为9.21,有糖基化位点和磷酸化位点,是一个有信号肽的稳定的蛋白;二级结构与三级结构一致,均显示Wnt2由α-螺旋、延伸链、无规则卷曲构成;绵羊Wnt2蛋白是细胞外蛋白,主要参与信号转导和转录调控。研究结果为深入探讨Wnt2基因及其编码蛋白的结构和功能提供相关依据。     

千里光泛素(Ubiquitin)基因生物信息学与功能分析

为阐明泛素(Ubiquitin)在高等植物中结构与功能的关系,从千里光全长cDNA文库中分离到泛素基因,采用生物信息学方法对其进行系统分析.碱基序列和系统进化树结果显示,千里光泛素基因与果子蔓泛素基因的核苷酸序列(GenBank登录号:GQ890686.1)的同源性最高(87％);尽管碱基位点出现较大的变异,但高度保守氨基酸序列结果提示,泛素的保守位点对维持蛋白质结构和功能发挥关键作用;蛋白质的理化性质、三维结构预测与亚细胞定位结果表明,作为辅酶,泛素主要参与高等植物细胞的信号转导、转录调控和物质转运等功能.     

人线粒体转录延伸因子蛋白结构与功能的生物信息学分析

[目的]基于生物信息学方法分析人线粒体转录延伸因子TEFM蛋白的结构和功能。[方法]检索Uniprot数据库中人线粒体转录终止因子TEFM蛋白的氨基酸序列,利用生物信息学方法对人TEFM的理化性质、物种间的蛋白质同源性、跨膜区、亲水性/疏水性、亚细胞定位、蛋白质二级结构、保守结构域、蛋白质三级结构、蛋白质相互作用进行预测与分析。[结果]人TEFM全长360个氨基酸,理论等电点9.39,属于TEFM蛋白超家族,不含跨膜区,属于亲水蛋白;人TEFM含有一个保守的螺旋-发夹-螺旋(HHH_3)结构域,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,三维建模空间结构与二级结构预测结果相符,进一步分析建模结果可靠。与人TEFM相互作用的蛋白质均为线粒体DNA转录因子或线粒体RNA聚合酶。[结论]人TEFM具有线粒体转录延伸因子蛋白超家族的典型结构,生物信息学分析结果对深入研究人TEFM在线粒体基因转录调控中的作用具有一定的理论指导意义。     

千里光β-微管蛋白基因结构与功能的生物信息学分析

β-微管蛋白是影响细胞新陈代谢和行使功能的重要结构物质,研究β-微管蛋白基因的序列信息对揭示其蛋白结构与功能具有重要指导意义。从千里光全长cDNA文库中分离得到β-微管蛋白基因,并采用生物信息学软件进行序列分析。结果显示,该基因长度为1750 bp,编码的蛋白质长度为448个氨基酸,与柚子β-微管蛋白的同源性最高,达96%;其蛋白质分子量为50.01 kD,理论等电点为4.83。β-微管蛋白二级结构主要组成为无规则卷曲结构和α螺旋结构;结构域分析发现该蛋白具有两个保守结构域;三级结构预测为相对稳固的类球形结构;信号肽分析将该蛋白主要定位于细胞质、过氧化物酶体、线粒体基质等亚细胞器位置。将该基因序列上传至GenBank所获得的登录号为KF887495。本实验结果为千里光β-微管蛋白的作用机制揭示和应用研究提供了基础数据,也为植物β-微管蛋白基因的分子研究提供了理论依据及基础资料。     

猪T细胞受体γ链基因的克隆及生物信息学分析

目的:克隆猪T细胞受体γ链(pTCR-γ)基因,用以研究猪T细胞受体分子结构与功能。方法与结果:以GenBank上登载的pTCR-γ基因为参考序列,用RT-PCR法从猪外周血淋巴细胞中克隆pTCR-γ基因。序列分析表明,pTCR-γ基因开放读框为1026bp,编码341个氨基酸残基,含有由23个氨基酸残基构成的信号肽序列;与参考序列相比,在核苷酸和推导氨基酸序列上的同源性分别为95.6%和88.8%;系统进化分析发现,该基因与绵羊、恒河猴、人、马、牛的同源性相对较高,与褐鼠、家犬、家鼠、家猫的同源性次之,而与禽类、鱼类的同源性最低;生物信息学结构预测表明猪T细胞受体γ链含2个结构域,其中1个为IG_LIKE1结构域(IGv结构域),由第14～114位共101个氨基酸残基组成;另一个为IG_LIKE2结构域(IGc结构域),由第143～238位共96个氨基酸残基组成。结论:克隆并应用生物信息学技术分析了猪T细胞受体γ链基因序列及编码蛋白的结构特征,为进一步研究γ链的结构与功能奠定了基础。     

细胞核质转运受体——α输入蛋白与核质转运

核转运受体——α输入蛋白(importin α)是输入蛋白家族中重要的成员之一,能帮助具有核定位信号的蛋白质入核,在蛋白质的入核过程中充当着十分重要的角色。α输入蛋白通过对底物核质转运的精确调控影响细胞的基因转录,周期运转和增殖分化等生命活动。本文着重就核转运受体——α输入蛋白入核转运的机制及近年来取得的相关研究进展进行综述。     

牙鲆甲状腺激素受体TRαA介导甲状腺激素调控的靶基因鉴定

为了鉴定牙鲆甲状腺激素受体TRs介导甲状腺激素调控的靶基因, 研究采用RT-PCR克隆了TRαA基因的CDS区, 并构建了p3×Flag-TRαA重组真核表达载体;该重组质粒转染HEK293T细胞后, RT-PCR、实时定量PCR与Western blot检测均表明牙鲆TRαA在哺乳动物蛋白表达系统中成功转录并翻译;且重组质粒转染的细胞裂解液通过G1亲和层析柱纯化、过滤除菌可得到纯的融合蛋白3×Flag-TRαA, 然后双荧光素酶报告实验通过在HEK293T细胞中共转染p3×Flag-TRαA和含候选靶启动子的报告基因表达载体pGL3-Pro-atoh8-1517/1333/708, 表明TRαA受体结合在atoh8基因启动子区–1497— –688特异的2个TRE识别序列来调控该基因的转录, 即atoh8是TRαA介导甲状腺激素直接调控的靶基因。研究为深入探究甲状腺激素受体TRαA介导甲状腺激素调控的信号通路提供了基础依据。     

毛竹NAC转录因子家族生物信息学分析

NAC转录因子是植物特有的一类转录因子,在植物对非生物胁迫、激素信号应答以及器官形成中发挥重要作用。到目前为止,毛竹NAC转录因子很少被研究,为进一步研究毛竹NAC转录因子家族,本研究利用生物信息学方法,对125条毛竹NAC蛋白序列的系统发生、氨基酸组成、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析。系统进化树分析结果表明,125条毛竹NAC蛋白被划分为17个亚族,毛竹NAC结构域中包含8个保守的NAM基序,主要分布在N端的。不同亚族的毛竹NAC蛋白在氨基酸数目以及氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异,二级结构主要由随机卷曲构成,α-螺旋和β-转角在所有毛竹NAC蛋白中均有分布,且在各亚族中没有明显的差异。125条毛竹NAC蛋白的三级结构绝大部分相似。本研究结果为毛竹NAC基因家族功能的进一步研究提供了理论依据。     

罗非鱼无乳链球菌α蛋白基因的克隆、鉴定及分子特性分析

本研究克隆了罗非鱼源无乳链球菌HN0101分离株的α蛋白基因,通过生物信息学对其序列分析结果显示:α蛋白基因的ORF由1341个碱基组成,编码一个长度为446个氨基酸的多肽,N-端具有一个保守的YSIRK信号肽序列和一个AlphaC_N超家族结构域,C-末端含有1个保守Gram_pos_anchor超家族结构域,而在中间具有2个重复的Rib结构域;比较不同来源分离株的α蛋白结构,发现主要区别在于Rib结构域重复数目的不同;同源性及系统进化树分析,发现本株菌的α蛋白与已报道的人源A909和鱼源GD201008-001α蛋白聚为一簇,同源性达100%;罗非鱼源无乳链球菌α蛋白为亲水性蛋白,存在一个跨膜区,有37个潜在的磷酸化位点和1个潜在的N-糖基化位点;二级结构分析发现存在较多的无规则卷曲,推测有12个氨基酸区域可能是B细胞抗原表位;当选择大肠杆菌为表达宿主时,该重组蛋白的溶解度高达100%,亚细胞定位显示该蛋白位于细胞壁上。     

核受体超家族介导基因调控的分子机制

核受体超家族由甾体激素、甲状腺激素、维甲酸、维生素D等化学信号的受体及配体未明的多种孤儿受体组成,该家族成员的主要功能是作为配体激活的转录因子,调控代谢、发育、生殖相关基因的表达。核受体与启动子和增强子上的激素应答元件及其它DNA序列特异性激活因子结合,而激活或阻遏靶基因的转录。核受体调控基因转录需要募集称为辅调控因子的蛋白分子,这些蛋白分子与核受体一起装配成多组分的复合物,它们可提供相关的酶促活性和脚手架功能。通过与基础转录机器的相互作用和对染色质结构的可逆性共价修饰等作用,辅调控因子调控核受体对靶基因转录的激活或阻遏。许多辅调控因子本身受到多条细胞内信号转导途径的调控。     

千里光热激蛋白90-3(Hsp90-3)的生物信息学与功能分析

Hsp90是真核细胞重要的一类分子伴侣,与植物的生长发育、抗逆性、信号转导及生物进化等功能密切相关.为了深入理解高等植物Hsp90结构与功能的关系,该研究从千里光(Senecio scandens)全长cDNA文库中分离到Hsp90-3基因.序列分析结果表明,该基因编码699个氨基酸的多肽,与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtHsp90-3(登录号:NP_200412.1)的同源性最高,为93.71％;预测蛋白质的分子量为79.78 kD,理论等电点为5.08.信号序列分析结果发现,该蛋白主要定位于细胞的细胞核、过氧化物酶体、叶绿体类囊体膜及叶绿体基质中,提示作为分子伴侣,高等植物Hsp90-3参与细胞内膜系统蛋白质的转运.结构与功能分析发现,该蛋白有3个结构域及1个连接区,推测Hsp90-3在真核细胞的信号转导、转录调控及胁迫表达等过程中发挥重要功能.     

绵羊TFAM基因编码蛋白生物信息学分析

为进一步了解和研究绵羊线粒体转录因子A(TFAM)基因的结构和功能,采用生物信息学方法构建了不同物种的TFAM基因系统发育树,并对绵羊TFAM基因编码蛋白质理化性质、二级结构、亚细胞定位、蛋白磷酸化、三级结构及功能结构域等进行分析。结果表明:绵羊和山羊亲缘关系最为接近,其次是家牛,与原鸡、斑马鱼亲缘关系较远。绵羊TFAM基因共编码246个氨基酸,以赖氨酸含量最高;二级结构以α-螺旋和无规则卷曲占为主;综合分析,此蛋白为碱性、不稳定性亲水蛋白,不存在信号肽和跨膜结构域;其主要在细胞核、线粒体、细胞骨架内发挥其生物学作用。该蛋白的丝氨酸磷酸化位点比较多,而酪氨酸和苏氨酸的磷酸化位点相对较少;且含有2个HMG结构域,在两个HMG结构域之间存在一个由12个氨基酸残基组成的短连接区域。     

苦荞麦FtWRKY28基因克隆及其在低磷与激素诱导下的表达分析

【目的】WRKY转录因子参与植物对低磷胁迫反应的调控。文章基于前期苦荞在低磷胁迫下的转录组数据,克隆FtWRKY28 基因,预测基因及其编码蛋白的序列结构特征,分析基因在各器官中以及在低磷和激素处理下的表达模式,分析蛋白的亚细胞定位与转录激活活性,为阐明基因的生物学功能奠定基础。【方法】基于苦荞基因组数据库注释设计特异引物,用逆转录PCR从低磷处理的苦荞根RNA样中克隆FtWRKY28的完整编码序列,采用生物信息学方法分析基因与蛋白的结构以及同源蛋白的进化关系,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析基因的表达模式,采用拟南芥原生质体瞬时表达体系分析蛋白的亚细胞定位,采用酵母单杂交分析蛋白的转录激活活性。【结果】FtWRKY28的完整编码序列长876 bp,编码1个含291个氨基酸、有1个WRKY结构域、锌指结构域为C2H2型的蛋白,归属WRKY家族Ⅱ组。FtWRKY28定位于细胞核,具有转录激活活性。FtWRKY28在根中表达水平最高,受低磷、吲哚乙酸、赤霉素3和6-苄氨基嘌呤显著诱导。【结论】FtWRKY28具有转录因子的基本结构与生物化学特征,可能通过生长素、赤霉素、细胞分裂素信号网络的交互作用,调控苦荞在低磷胁迫下的响应过程。     

Purα蛋白质不同结构域对APP基因表达的调控作用

该研究将构建的含淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein,APP)基因启动子的萤火虫荧光素酶报告质粒与Purα全长基因或含不同结构域的Purα缺失突变体共转染到U87MG细胞中,进行萤火虫荧光素酶活性测定,以确定Purα对APP基因表达的调控作用。同时,将Purα全长基因及含有不同结构域的Purα缺失突变体的真核表达载体分别转染至U87MG细胞,使目的蛋白过表达,通过实时定量PCR(Real-time PCR)和蛋白免疫印迹(Western blot)研究Purα不同的结构域对APP基因在转录、翻译水平的调控作用。结果显示,Purα全长蛋白及其不同结构域对APP基因表达均有不同程度的抑制作用,但至少保持N-端或C-端的结构域可能是维持Purα蛋白功能的必要条件。     

植物乙烯信号转导研究进展

过去10年,对模式植物拟南芥的分子遗传学研究建立了植物乙烯信号转导线性模型.乙烯结合到受体上,经一条MAPK级联反应和转录级联途径将信号转导而产生乙烯反应.拟南芥乙烯受体家族由5个成员构成,ETR1、ERS1、ETR2、ERS2和EIN4.乙烯受体包括三个结构域:乙烯结合结构域、组氨酸激酶结构域和反应调控结构域.乙烯受体定位于内质网,与CTR1协同负调控乙烯反应.ENI2、EIN3/EIL、ERF1依次位于CTR1下游,正调控乙烯反应.EIN3属于转录激活因子调控蛋白家族,受转录后调控.乙烯稳定EIN3结构,EBF1/EBF2促进EIN3分解.ERF1是转录调控因子家族成员之一,是EIN3/EIL的直接作用目标.     

千里光S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)的结构域与功能位点分析（英文）

基于前期研究工作中构建的千里光全长c DNA文库,我们分离到千里光S-腺苷甲硫氨酸合成酶(Sadenosylmethionine synthase,SAMS)基因,本研究分析了该基因开放阅读框,并对该多肽3个高度保守序列形成的结构域和功能位点之间的关系进行了探讨。结果表明,该基因(Gen Bank ID:KC149908.1)编码的蛋白质由394个氨基酸残基组成,理论等电点5.48,相对分子质量43.40 k D;结构域比对和3-D模型分析结果表明,α-helix/β-strand是该蛋白结构域的主要组分,且SPOUT结构与甲基转移酶反应密切相关,其功能可能涉及核酸、蛋白质和磷脂的合成,本研究揭示SAMS的氨基酸保守基序是形成高级结构并决定其生物学功能之关键所在。     

香猪雌激素受体α、β基因cDNA的克隆及分析

本文采用RT-PCR技术,分别从香猪的子宫和卵巢总RNA中扩增了雌激素受体α和β(Erα、Erβ)两种cDNA,分别长1788 bp和1581 bp,包括起始密码子和终止密码子,碱基序列与大白猪的Erα、Erβ基因的相似性为99.3%和99.6%.Erα、Erβ两个基因编码595、526个氨基酸,N-末端的20、24个氨基酸残基为信号肽,成熟肽序列与大白猪之间均有4个氨基酸不同.三维结构分析发现,与大白猪相比,香猪Erα成熟肽第192、231位氨基酸由Ser、Met变为Gly、Thr,位于DNA结合结构域,成熟肽438位氨基酸由Val变为Gly,位于Erα的配体结合结构域;Erβ成熟肽中,167位和360位氨基酸由Asp和Phe变为Glu和Pro,位于受体的DNA结合域和配体结合域,这五个位点的氨基酸替代可能影响Ers蛋白与雌激素受体应答元件、雌激素等配体的结合,改变相关基因的转录效率,并可能影响香猪的卵巢、子宫等繁殖系统的发育,与香猪的低繁殖力有关     

应用系统遗传学与细胞发生的基因调控网络序列标记显示分析

基因型-表现型复杂系统自组织化是基因系统到蛋白质系统、代谢酶系统的遗传信息转换过程。一个协同表达的基因群调控一个相对独立性状的功能模块,基因网络的自组织化建构基因组稳态与遗传适应过程。腺垂体干细胞分化成5种不同的内分泌细胞系,受上丘脑和性腺、胰岛细胞等激素的调控,涉及系列转录因子的诱导表达,成为细胞系发生研究的模型。GH基因的表达受上丘脑激素GRF、GHRP-6刺激以及SMS抑制,经不同受体、G蛋白亚单元和PKA、PKC信号传导路径,转录因子调控细胞再生或GH基因表达、激素分泌。基因表达调控决定于基因序列,如启动子、非翻译RNA区、蛋白质的结构域等,系统生物学包括组学、计算与合成生物技术,序列标志片段显示(STFD),可用于细胞系分化、病理变化等基因表达谱、信号传导网络的系统分析与功能基因克隆。     

蛋白激酶Cα相互作用蛋白的结构与功能

蛋白激酶Cα相互作用蛋白（protein interacting with Cα kinase,PICK1）是蛋白激酶Cox（protein kinase Cα,PKCα）的靶蛋白之一,也是在PKCα和突触后膜受体蛋白间起重要作用的衔接蛋白。PICK1分别由PDZ结构域、BAR结构域以及卷曲螺旋区和酸性氨基酸区组成。PICK1中的PDZ结构域和受体蛋白、转运蛋白、衔接蛋白的相互作用报道较多,BAR结构域则与支架蛋白、质膜等相互作用。PICK1在突触可塑性、神经递质传递、外周神经感觉、细胞生长和黏连等方面发挥重要作用。本文对PICK1的结构和功能进行综述。