生物信息学在发现新基因方面的应用

自生物信息学作为一门交叉学科诞生以来,其在计算机、农业和生命科学等各方面发挥了重要的作用,在后基因组时代,更是成为发现新基因的重要手段。对生物信息学的概况做了回顾与展望,并简述了生物信息学近年在发现新基因方面所取得的成果。     

运用生物信息学方法快速获取与肿瘤基因同源的EST及其新基因克隆的策略

如何更多更快地克隆肿瘤基因，探索肿瘤发病机制是研究工作者努力的方向。利用人类基因组研究的现存数据，从ＥＳＴ即ｃＤＮＡ的部分序列入手，通过同源筛选，直接搜寻新基因不失为一种在“基因抢夺战”中获胜的捷径。本文通过实例综述了怎样动用生物信息资源进行ＥＳＴ筛选及其新基因克隆的策略。     

HSV—1感染人成纤维细胞中HTRP基因的生物信息学分析

依靠生物信息技术对HSV I型病毒刺激KMB－17细胞后克隆得到的差异基因HTRP和其编码蛋白序列的特征进行了分析和预测,初步推测了该基因的转录调控序列和编码蛋白的结构特点,为深入研究病毒刺激后细胞基因表达所编码序列的功能提供了基本数据。     

普氏野马GH基因的克隆及生物信息学分析

普氏野马(Equus przewalskii)属国家Ⅰ级保护动物,是现存的马中唯一的野生亚种。生长激素(Growth Hormone, GH)是大脑垂体前叶分泌的一种多肽类激素,对动物个体的生长、发育的影响极其明显。为了更好的保护普氏野马,提高其野外生存与繁殖能力,本研究利用PCR技术首次获得了普氏野马GH基因,并利用生物信息学方法对其编码的蛋白质结构和功能进行分析和预测,旨在探明普氏野马生长激素(Growth Hormone, GH)基因的结构特点以及其编码蛋白质的结构与功能。结果显示,普氏野马GH基因所在基因组DNA全长为1 577 bp,经BLAST比对后,发现普氏野马与家马(GenBank:EU939446.1)GH基因序列相似性高达99.68%,属于同源序列。该基因编码蛋白质的氨基酸数量为152个,分子量为17 638.54 Da,理论等电点为9.01,带负电荷的残基总数(Asp+Glu)为19个,正电荷残基总数(Arg+Lys)为23个,分子式为C₇₉0H₁₂₇₄N₂₁₆O₂₂₆S     

LRP16基因启动子克隆及特征分析

克隆LRP16基因启动子分子,并对启动子特征进行分析,预测启动子区调控元件,为深入研究LRP16基因的表达调控机制奠定基础。在NCBI的人类基因组数据库中截取并下载LRP16基因转录起始位点5′侧翼区2.7kb的基因组序列,设计PCR引物,从健康外周血单个核细胞中扩增,利用Genomatix程序对5′侧翼区近1000bp进行启动子特征分析,获得了与GenBank序列一致,长度为2.7kb的LRP16基因启动子DNA序列,该序列具有典型的真核生物RNA聚合酶Ⅱ启动子特征及多个核受体结合位点,如α视黄酸受体及RAR相关孤生受体。     

miR-15a靶基因的预测及生物信息学分析

目的:对目前研究较为广泛的miR-15a的靶基因进行预测及相关生物信息学分析,以期为miR-15a靶基因的实验验证提供数据支持,并为深入研究miR-15a的调控机制及生物学功能奠定基础和提供理论指导。方法:选择TargetScan5.1与PicTar两种计算方法预测miR-15a的靶基因的交集作为分析的基因集合,分别进行GO注释描述、GO富集分析和生物通路富集分析。结果与结论:预测靶基因集合分别富集在转录调控、蛋白质修饰、细胞周期等生物学过程和蛋白激酶活性等分子功能上(P0.01);经典miR-15a预测靶基因集合显著富集于KEGG通路数据库中的Wnt信号通路、细胞周期和p53信号通路等5个信号转导通路及前列腺癌、慢性髓细胞性白血病、黑素瘤等7个疾病通路中(P0.05)。     

HSV-1感染人成纤维细胞中HTRP基因的生物信息学分析

依靠生物信息技术对HSVI型病毒刺激KMB-17细胞后克隆得到的差异基因HTRP和其编码蛋白序列的特征进行了分析和顶测,初步推测了该基因的转录调控序列和编码蛋白的结构特点,为深入研究病毒刺激后细胞基因表达所编码序列的功能提供了基本数据.     

平榛AGAMOUS基因的克隆与生物信息学分析

以野生平榛(Corylus heterophylla Fischer)为试材,采用RT-PCR方法从花芽中获得了一个平榛AGAMOUS基因cDNA,命名为ChAG,GenBank登录号为JN828811.序列分析结果表明,ChAG基因编码一个长度为726 bp,编码241个氨基酸的开放阅读框.氨基酸序列分析显示,该基因属于MADS家族AG亚家族.序列比对和系统进化分析表明,ChAG基因与欧榛的亲缘关系最近,相似性达99％.采用生物信息学手段对ChAG基因的保守结构域、疏水性和二级结构等进行分析.     

九台晚李PGIP基因的克隆及生物信息学分析

以九台晚李叶片基因组为模板,PGIP基因保守序列设计引物,PCR扩增到1条全长1192bp的目的片段(GenBank登录号:GU068978)。该基因包含有1个完整的开放阅读框,由2个外显子和1个内含子构成,外显子总长990bp,编码330个氨基酸,其编码的氨基酸序列中含有一段典型的亮氨酸重复序列。序列分析表明:该基因与中国李、杏、桃、马哈利樱桃、梅等李属植物的PGIP基因序列一致度达95%~99%。系统进化分析显示出属内亲缘关系较近、属间亲缘关系较远的特点。该序列为植物分子抗病育种提供了1条新的基因资源。     

成人视网膜假定蛋白基因ARHP的克隆及生物信息学分析

从UniGene库中选取编号为BG2 2 2 62 4来自人鼻咽组织的表达序列标签 (EST )序列 ,联网到NCBI调用Blast服务器分析 ,发现该EST序列是一个代表新基因的未知序列 .利用Blast检索GenBank的nr数据库和EST数据库 ,构建EST重叠群 ,联网到NCBI的ORFfinder服务器 ,分析发现该EST重叠群具有完整的阅读框架 .分别在cDNA序列阅读框架的起始密码子和终止密码子的两侧设计引物 ,以人胎脑cDNA文库为模板 ,进行PCR扩增 ,测序确定该基因的cDNA全长序列 .该基因cDNA序列全长为 1672bp ,阅读框架位于第 3 0 4～ 1557位之间 ,编码由 417个氨基酸组成 ,分子质量为 46 58ku的蛋白质 ,其理论 pI为 4 2 1.将蛋白质序列通过NCBI的Blast服务器进行序列相似性分析 ,发现该基因编码的蛋白质和成年小鼠视网膜未知蛋白 (BAB3 2 2 14 )同源 .经与国际人类基因组命名委员会协商定名为成人视网膜假定蛋白 (adultretinahypotheticalprotein ,ARHP) ,GenBank登录号为AY174896.生物信息学分析表明 ,该蛋白质可能为一参与转录调控的核蛋白 .ARHP基因定位在染色体 5q3 5,跨越 3 5163bp ,含 4个外显子和 3个内含子 .在基因的 5′非翻译区有 2个CpG岛     

牦牛HSP72基因的结构及生物信息学分析

克隆测序了牦牛HSP72基因的全序列,并分析了该基因的结构,以及HSP72蛋白的氨基酸组成、等电点、亚细胞定位、跨膜区、疏水,亲水区、结构域、特征位点、密码子偏好性、二级结构等蛋白质性质。结果表明：牦牛的HSP72基因序列全长为1926bp,无内含子,共编码641个氨基酸;牦牛的HSP72基因和HSP72蛋白与普通牛、猪、人相比存在着一定差异,这可能是导致他们之间对温度适应性差异的主要原因之一。     

LRP16基因启动子顺式调控元件分析

为分析LRP16基因启动子区顺式调控元件,为深入研究LRP16基因的表达调控机制奠定基础。首先在NCBI的人类基因组数据库中截取并下载LRP16基因转录起始位点5’侧翼区2．6kb的基因组序列,设计PCR引物,从健康外周血单个核细胞中扩增LRP16基因的启动子分子;然后构建包含长度为2．6kb的LRP16基因启动子分子的pG13-LRP16启动子荧光素酶报道重组子,转染入Hela细胞后检测荧光素酶活性;最后利用Genomatix MatInspector Release professional 5．3、RSA—tools和TESS3个启动子顺式调控元件数据库对LRP16基因启动子进行分析。结果表明LRP16基因启动子DNA序列具有真核启动子活性,该区域既有通用启动子结构,又具有与肿瘤发生、细胞周期调控和急性反应期蛋白有关的顺式调控元件,包括：Spl、T—Ag、ZF5、CAC盒、PU．1、c—Ets、XPF-1、IL-6受体、雌激素受体和视黄醇受体。     

黑色素瘤相关抗原MAAT1p15与LRP6的相互作用及其对Wnt信号通路的调控

为了深入研究Wnt信号的传导机制 ,利用GAL4酵母双杂交系统 ,以Wnt受体LRP6的胞内区为诱饵蛋白 ,筛选小鼠 11 5d胚胎cDNA文库 ,发现了一个新的LRP6相互作用蛋白 :黑色素瘤相关抗原MAAT1p15 (melanoma associatedantigenrecognizedbycytotoxicTlymphocytesp15 ) .免疫共沉淀方法证明了LRP6胞内区和MAAT1p15在哺乳动物细胞中也存在相互作用 .荧光素酶报告系统分析实验显示 ,MAAT1p15能够明显增强Wnt1和LRP6响应的下游基因的转录活性 ,提示MAAT1p15可能是LRP6的一个辅助蛋白     

逆转录病毒介导的小干扰RNA稳定抑制了LRP16基因表达

RNA干涉是近年被广泛关注的一项技术,通过19～21nt的双链核酸介导使靶基因mRNA特异降解,目前已被广泛应用于细胞水平的基因功能研究。通过沉默LRP16基因表达介绍一项利用逆转录病毒介导发夹环样小干扰RNA的策略。首先选择了LRP16基因mRNA翻译起始位点下游 374nt和 668nt位置分别作为小干扰RNA作用靶位点,通过设计21nt的反义序列,构建了pL374和pL6682个以pLPC为骨架的逆转录病毒载体,针对绿色荧光蛋白序列构建pGFPi载体做阴性对照,茎环样结构小RNA由U6启动子驱动转录生成。3个载体分别与VSVG共转染293GP2细胞,包装假病毒,再分别感染MCF-7细胞,嘌呤霉素筛选获得稳定生成小干扰RNA的细胞。Northern blot实验表明pL374和pL668可分别将LRP16基因抑制90％和60％,为进一步研究LRP16基因功能奠定了基础。另外,首次将mU6启动子序列插入pLPC逆转录病毒载体骨架,将其改造为可介导发夹环样小干扰RNA产生的质粒载体。     

我国生物信息产业的现状及问题分析

针对我国生物信息产业的现状及存在的问题进行分析,介绍了生物信息学以及生物芯片研究的现状和新技术、生物信息产业的发展,并对生物信息产业的知识产权保护问题进行了分析和讨论。对于今后如何发展我国生物信息产业以及如何采取策略和措施提供参考。     

前列腺素脱氢酶在大肠杆菌中的表达纯化及鉴定

15-羟基前列腺素脱氢酶（PGDH）属于抑癌基因,在多种肿瘤中表达缺失,在肿瘤的发生发展中起着重要作用。提取人正常大肠黏膜组织总RNA,利用RT-PCR方法扩增得到PGDH基因的编码序列,克隆入原核表达载体pBV220,测序鉴定正确后转化E.coli DH5α,经温控诱导表达,表达产物进行SDS-PAGE和Western blot,证实为相对分子质量约为29000的PGDH-His6蛋白,表达产物以包涵体形式存在,3h诱导表达量最高,约占菌体总蛋白的30%。经Ni2+配体亲和层析纯化得到纯度大于95%的目的蛋白。重组PGDH简单复性后具有一定的生物活性,约为3.7×104U/mg,为下一步研究其在肿瘤中的作用奠定了基础。     

赤桉单萜合成酶基因的分子克隆与生物信息学分析

桉叶油是一种从桉树叶分泌出来的挥发性芳香精油,主要含有1,8-桉叶油素和萜类化合物等物质,具有重要的药用活性.为深入了解桉树萜类化合物的生物合成途径和分子调控机理,该研究通过扩增从赤桉嫩叶中获得了1条单萜合成酶基因组序列的保守区段后,利用 RACE 技术得到此基因的 cDNA 序列,将其命名为 EC-MS 基因,并进一步获得此基因的 DNA 序列.通过生物信息学分析发现,EC-MS 基因的 DNA 序列长为3763 bp,含有7个外显子和6个内含子,cDNA 长度为1734 bp,编码577个氨基酸,并且具有 MS 蛋白特有的保守序列和相关特征,与蓝桉和白千层等植物的 MS 蛋白具有较高的相似性.EC-MS 的等电点为5．615,存在1个跨膜区,Arg21为信号肽剪切位点,同时,EC-MS 的立体结构以α-螺旋为主,几个底物结合点经过空间折叠后形成了“口袋型”底物结合区.