小鼠精子发生中环形RNA生成和功能分析

小鼠精子发生过程中存在大量环状RNA(circRNA,circular RNA),其来源和功能尚不清楚。利用生物信息学手段分析小鼠精子发生过程中5个时期(精原干细胞,原始精原细胞、前细线期精母细胞,粗线期精母细胞及圆形精子细胞)的circRNA,共发现3万余个circRNA。对circRNA两侧内含子中的重复序列分析发现:circRNA两侧内含子中显著富集反向互补重复序列。这些重复序列不仅包括已报道的SINE/Alu序列,还包括SINE/B2、SINE/B4、LINE/L1,LTR/ERVL-MaLR和LTR/ERVK,暗示多种类别的反向互补序列有可能参与了精子发生过程中的circRNA形成。采用sailfish-cir和maSigPro对获得的circRNA进一步定量和差异表达分析,发现5个不同时期的精子细胞中共存在409个差异表达circRNA,它们所在基因能够富集在与精子发生密切相关的功能类群上。对差异表达的circRNA进行miRNA结合预测,共发现有137个circRNA-miRNA结合位点。精子发生相关基因来源的circRNA序列中有93%含有与翻译有关的m~6A基序,暗示精子发生进程中的部分circRNA有形成多肽的潜力。研究发现小鼠精子发生过程中许多circRNA具有RNA结合蛋白(RBP)结合位点,提示circRNA可能具有"RBP海绵"的潜在功能。     

小鼠睾丸特异基因在生精细胞中阶段性表达的定量分析

在Balb/c小鼠精子发生过程中,许多基因都具有严格的时空表达特性.实验利用半定量RT-PCR验证了12个小鼠精子发生相关基因的组织学分布,采用SYBR Green I荧光定量PCR分析了它们在不同发育阶段生精细胞中的差异表达.结果显示,所有基因仅在睾丸组织中高表达;Prm1、Prm2、Tnp1、Tnp2在长形精子细胞中的表达水平最高,分别是粗线期精母细胞阶段的1.9、2.8、3.2和2倍;Dnajb3呈上调表达,在长形精子细胞中的含量是粗线期精母细胞阶段的2.5倍;Akap4在长形精子细胞阶段的表达水平尤为突出,是粗线期精母细胞的5.5倍;Spata3和Spata4在圆形及长形精子细胞中的表达量相近,分别是粗线期精母细胞阶段的3倍和1.5倍;hils1和Tex24在圆形精子细胞阶段的表达水平最高,分别是粗线期精母细胞阶段的1.9和1.4倍;Spag41和Papo1b从粗线期精母细胞到长形精于细胞阶段呈明显的下调表达,分别下降了45%和34%.结果提示,被检测的基因具有明显的阶段特异性表达特征,为深入研究这些基因在小鼠精子发生过程中的作用提供了新资料,同时也为荧光定量PCR技术在精子发生相关基因定量表达研究中的可行性提供了充分例证.     

羊流产嗜衣原体ompA基因克隆及生物信息学分析

分析羊流产嗜衣原体ompA基因结构并预测其编码蛋白的结构和功能。采用DNA Star、DNA MAN、vector NTI suite11.5序列分析软件和在线网站ExPASy分析该基因的结构和预测其编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、一级结构修饰位点、二级结构特征及三维空间构象、潜在抗原表位等。结果显示,该基因全长1 170 bp,可编码389个氨基酸,编码蛋白理化性质较稳定,无各种亚细胞定位序列,含有多个能被其他酶修饰的位点,该蛋白以无规则卷曲为主,大部分氨基酸残基包埋在分子内部,含5个跨膜区,3个亲水性较强的抗原表位。ompA基因生物信息学分析结果为ompA蛋白功能的深入研究和新型多价疫苗的开发提供了基础数据。     

支架蛋白GIT2通过与Smad3相互作用调节其转录活性

G蛋白偶联受体激酶相互作用蛋白2(G protein-coupled receptor kinase interacting proteins 2,GIT2)是一种信号支架蛋白,可募集多种信号通路的关键分子,参与肌动蛋白细胞骨架组装、整合素介导的细胞粘附、G蛋白偶联受体的内化及胞内信号传递等生物学过程. 采用酵母双杂交实验证明,TGF-β1信号通路的转录因子Smad3是GIT2的相互作用蛋白质,内、外源免疫共沉淀实验均证实,GIT2与Smad3存在蛋白质相互作用. 报告基因实验及免疫印迹结果表明,GIT2增加Smad3的转录活性并增强TGF-β1诱导的Smad3的磷酸化.研究还发现,Git2-/-小鼠骨髓间充质干细胞(MSC)的Smad3磷酸化受到抑制,其骨形成相关靶基因的表达水平也低于Git2+/+小鼠. 本研究表明,GIT2通过与Smad3的相互作用调节其转录活性并活化TGF-β1信号通路,可能参与调节骨髓间充质干细胞的分化.     

黑鲷ELO基因编码蛋白结构与功能的生物信息学分析

黑鲷是一种抗逆性强的海水经济鱼类,但在长江以北无法在室外自然越冬,每年进行室内越冬又耗时耗力。为了培育黑鲷耐低温品系,探究黑鲷低温耐受的分子机制,研究了黑鲷脂肪酸延长酶（fatty acid elongase,ELO）基因编码蛋白的结构和功能。首先,运用DNAman 8软件对黑鲷、金头鲷、鱖鱼、斜带石斑鱼、鲤鱼等5种鱼类的ELO蛋白进行氨基酸序列比对,分析其同源性和进化关系;随后,利用生物信息学工具对黑鲷ELO蛋白的理化性质、亚细胞定位、信号肽、跨膜区、剪切位点、蛋白磷酸化、糖基化、二级结构、结构域、分子功能及蛋白质相互作用等进行分析,并进行同源建模与三维结构预测。氨基酸序列比对结果显示,黑鲷与其他鱼类之间序列的同源性较高,在所分析的5种鱼类中,黑鲷与金头鲷亲缘关系最近,与鲤科鱼类亲缘关系最远。生物信息学分析结果表明,ELO蛋白为碱性、小分子、稳定、非分泌型亲水蛋白质,亚细胞定位于细胞质、细胞核和线粒体;该蛋白质中存在22个剪切位点、19个磷酸化位点和 9个赖氨酸糖化作用位点,没有糖基化位点和信号肽;其包含多种二级结构,其中以α-螺旋为主,存在1个结构域及7个跨膜区域;ELO蛋白与其他10个蛋白质可能存在直接的相互作用关系,有可能影响雌激素合成。通过对黑鲷ELO基因编码蛋白结构与功能的生物信息学分析,初步判定其与低温耐受相关。研究结果为黑鲷耐低温品系选育提供了基础理论依据。     

L1CAM胞内区相互作用蛋白的筛选与鉴定

L1细胞粘附分子(L1cell adhesion molecular,L1CAM)属于神经细胞粘附分子,是属于免疫球蛋白超家族的Ⅰ型跨膜糖蛋白.L1主要在神经系统中表达,参与神经系统发育,学习记忆等重要过程作用.L1的胞内区可能参与信号转导,对于L1的功能非常重要,为探讨L1胞内区信号转导的分子机制,以L1胞内区为诱饵运用酵母双杂交技术在人脑cDNA文库中筛选其结合蛋白,挑选阳性克隆,进行DNA序列分析和同源检索,阳性克隆编码几个不同的蛋白质,其中一个候选蛋白为PAX6转录因子.为进一步验证L1胞内区和PAX6的相互作用,克隆其基因到表达质粒共转染COS-7细胞,免疫共沉淀证实了L1胞内区和PAX6的相互作用,提示L1胞内区可能参与转录调节,为深入探讨其功能提供了重要线索.     

大肠杆菌MG1655三个膜蛋白的生物信息学分析

从NCBI数据库中检索大肠杆菌MG1655膜蛋白pspD、yiaW和yeeE的氨基酸序列,采用生物信息学在线分析软件对三种膜蛋白的理化性质、保守结构域、跨膜区、信号肽、磷酸化位点、糖基化位点及相互作用蛋白拓扑网络进行了预测分析。实验表明psp D为亲水性蛋白,分子中不存在跨膜结构,yiaW和yeeE为疏水性蛋白,分子中分别有2个和9个跨膜区;3个蛋白分子中均不存在信号肽序列,也没有磷酸化位点,pspD中有1个糖基化位点,yiaW和yeeE中分别有2个和7个糖基化位点。3个蛋白二级结构中组成最多的是α-螺旋分别占56.16%、57.94%和42.61%。三级结构的预测结果与二级结构预测一致。对其相互作用蛋白的拓扑网络预测发现,pspD属于噬菌体休克蛋白操纵子家族成员,与pspA、pspB和pspC蛋白关系最为密切,推测其可能在特殊环境中对于维持膜功能有极其重要的作用;yiaW与yiaV蛋白为膜融合蛋白(外排泵组件,信号锚,与物质外排有关),和ycdZ (DUF1097家族内膜蛋白)、nrfA (亚硝酸还原酶)、nrfD (甲酸依赖亚硝酸盐还原酶)蛋白相互作用关系最为密切。yeeE蛋白与保守蛋白yeeD和yedF为同源蛋白,关系最为密切。此外,yeeE蛋白与cysJ、Cysp、cysN、cysD等硫酸盐跨膜运输蛋白关系密切,根据前面的预测其有9个跨膜区,推测其可能与物质的跨膜转运相关。     

小鼠APOBEC3的结构与功能分析

随着对APOBEC3抗病毒功能的深入研究以及其在癌症中的表现,APOBEC3已成为当前的热点.小鼠只有一个APOBEC3基因,而人类有七个APOBEC3基因,人类APOBEC3G是其中研究最明确的抗病毒蛋白.利用生物信息学方法对两个蛋白进行序列比对、亲疏水性分析、亚细胞定位预测、二级结构及高级结构分析以及相互作用分析....     

拟南芥类受体胞质激酶RBK2的生物信息学分析

[目的]对拟南芥类受体胞质激酶RBK2(ROP binding protein kinases 2)的结构、分子进化和基因表达等进行预测分析。[方法]利用生物信息学在线相关数据库和分析软件对目的蛋白的基本理化性质、二级及三级结构、同源性、基因表达、蛋白定位、相互作用蛋白进行分析预测。[结果]拟南芥类受体胞质激酶RBK2是一个亲水性不稳定蛋白,主要构成原件为α螺旋及β片状折叠,进化树构建及多序列比对显示其与琴叶拟南芥中名为激酶家族蛋白的蛋白进化距离最近。主要存在于细胞质和细胞核中,其编码基因在成熟花粉中强烈表达,且RBK2与PP2C家族蛋白有较强的相互作用。[结论]拟南芥RBK2很可能通过参与信号转导途径在植物种子萌发、花粉成熟及细胞分裂等方面发挥重要作用。     

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。     

金黄色葡萄球菌agr系统受体蛋白AgrC的跨膜结构分析析

金黄色葡萄球菌agr 系统中,受体组氨酸蛋白激酶AgrC 能够被同源或非同源自诱导信号分子(autoinducing peptides,AIPs) 激活或抑制。通过TMHMM软件对四种agr 型AgrC蛋白的氨基酸序列进行分析及跨膜结构预测,发现agr玉型和agr郁型AgrC蛋白可能在胞外的第二个Loop 环与其AIP相互作用,agr域型可能与AIP域在胞外的第一个或第二个Loop 环相互作用。     

新基因Nischarin生物信息学分析及初步验证

目的:对新基因Nischarin进行生物信息学分析,探索其新功能特征,并通过实验进行初步验证。方法:用生物信息学方法对Nischarin进行初步分析,阐明了它的基因结构、染色体定位、编码蛋白质的理化性质、相互作用基因、相互作用蛋白、亚细胞定位、蛋白质功能域等信息。最后采用细胞免疫荧光对其DNA结合位点进行初步验证。结果:对新基因Nischarin的上述性质进行了有效的预测,分析表明该基因结构复杂,相互作用基因或蛋白多,亚细胞分布预测复杂。验证了Nishcarin存在的DNA结合位点。结论:通过生物信息学分析,表明新基因Nischarin是一个复杂的基因,可能存在的多种蛋白表达形式、这些不同的蛋白可能存在不同的亚细胞分布,且该蛋白可能与多种蛋白存在相互作用,上述基因和蛋白特性可能是Ⅰ型咪唑啉受体(Imidazoline-1 receptor,I1R)复杂药理学作用的分子基础。     

Mg2+依赖性蛋白磷酸酶1δ的生物信息学分析

Mg2+依赖性蛋白磷酸酶1δ(protein phosphatase magnesium-dependent 1δ,PPM1D)作为肝癌潜在的预后标志物和治疗靶点,其致癌机制和预后价值仍未完全阐明。为了全面认识PPM1D,使用生物信息学方法,对PPM1D蛋白的序列同源性、组织表达、亚细胞定位、理化性质、空间结构及蛋白质相互作用网络进行分析。结果表明:人PPM1D基因编码605个氨基酸组成的多肽,与物种进化程度一致,属于PP2C蛋白超家族,是碱性不稳定的亲水蛋白,无信号肽和跨膜区域;PPM1D蛋白主要定位于细胞核内,其主要二级结构为随机卷曲,存在磷酸化、乙酰化、甲基化和泛素化位点,与PPM1D相互作用的蛋白主要是细胞周期检查点蛋白和细胞损伤修复相关蛋白。根据分析结果阐述了PPM1D蛋白与癌症的相关性以及PPM1D蛋白作为癌症标志物的理论基础,为进一步研究该蛋白及其参与的信号通路提供一定的借鉴和参考。     

人KIAA0146基因及蛋白质的生物信息学分析

KIAA0146是同源重组修复蛋白质复合体BLM/RAD51的支架蛋白质。当前KIAA0146相关的实验研究非常少。本文采用生物信息学方法对KIAA0146基因及其蛋白质进行快速分析以期为其往后的实验研究提供线索。首先发现KIAA0146基因存在多个转录起始位点及启动子,且启动子(2 127~2 177 bp)和(3 127~3 177 bp)的侧翼各有2个Cp G岛。然后发现KIAA0146是亲水的不稳定蛋白质。由于未发现KIAA0146蛋白包含信号肽和跨膜区域,所以它可能既不是分泌蛋白质也不是跨膜蛋白质。但是KIAA0146可能是细胞核蛋白质,在其N端包含核定位信号"RARGSKRKR",而且构建的KIAA0146蛋白的三级结构提示它可能具有核酸结合结构域。最后发现RAD51、ATM、RAD51B、MRE11A、BLM、DNA2、RMI1、BRCA1、BRCA2和XRCC2可能与KIAA0146相互作用,而且KIAA0146可能通过与这10个蛋白质相互作用参与DNA损伤应答及修复、发育和细胞代谢调节等生物过程。总之,文中对KIAA0146基因结构及其蛋白质的亚细胞定位、三级结构和潜在的分子功能等进行了预测分析,为往后实验研究KIAA0146提供了重要的理论依据和新线索。     

SGTA基因及其蛋白的生物信息学分析

[目的]对SGTA基因及其蛋白的结构和特征进行生物信息学分析,为研究SGTA与肿瘤形成和发展的相关性提供理论基础。[方法]运用生物信息学数据库和软件对SGTA基因的结构、单核苷酸多态性位点(SNP)、SGTA基因与其他基因的相互作用网络、SGTA蛋白的理化性质、二级结构、蛋白结构域、蛋白翻译后修饰、蛋白质之间相互作用网络进行分析。[结果]人SGTA基因有5种可变剪接产物,编码区存在78个SNP位点,其中错义突变31个,无义突变1个。人SGTA蛋白由313个氨基酸组成,是稳定性不高的亲水蛋白,α-螺旋是其主要二级结构元件,属于TRP超家族,预测有3个磷酸化激酶修饰位点和数个潜在泛素化修饰位点。与SGTA存在相互作用的基因和蛋白多数与维持体内蛋白质稳定的分子伴侣功能相关。[结论]SGTA基因及其蛋白的生物信息学分析为进一步实验研究其在肿瘤形成和发展中的地位及调控机制奠定了基础。     

小鼠Neto2基因克隆及生物信息学分析

[目的]克隆并生物信息学分析小鼠Neto2基因。[方法]]通过RT-PCR方法从小鼠脑组织中克隆Neto2基因,利用生物信息学工具对其理化性质、蛋白结构和系统进化进行分析。[结果]成功构建载体pMD19T-m Neto2。小鼠Neto2基因CDS全长1 662 bp,编码553个氨基酸,该蛋白分子式为C2776H4312N762O826S32,相对分子质量62.6 k Da,等电点为7.18。结构分析显示,小鼠Neto2蛋白二级结构以无规卷曲为主(54.25%),该蛋白有两个跨膜区域及磷酸化修饰位点,无信号肽。小鼠Neto2与Grik2、Necab3、Kars、Grip1等蛋白存在相互作用。[结论]小鼠Neto2蛋白是含553个氨基酸残基的亲水蛋白,含62个磷酸化位点,参与调节神经生长发育、兴奋性神经递质传递、学习记忆等生物学功能。     

核糖体蛋白S6激酶β1的分子结构和理化性质分析

核糖体蛋白S6激酶β1(Ribosomal protein S6 kinaseβ1,RPS6KB1)是一个有价值的肝癌诊断和预后标志物,也是一个潜在的基因治疗分子靶点,但其致癌机制和预后价值仍未完全阐明。为了全面认识RPS6KB1,本文使用生物信息学手段,对RPS6KB1蛋白的序列同源性、组织表达、亚细胞定位、理化性质、空间结构及蛋白质相互作用网络进行分析。结果表明人RPS6KB1基因编码525个氨基酸组成的多肽,在进化过程中高度保守,属于PKc_like超家族,是酸性不稳定的亲水蛋白,无信号肽和跨膜区域。该蛋白定位于细胞核的可能性最大,主要二级结构为随机卷曲,存在磷酸化、乙酰化和泛素化位点。与RPS6KB1相互作用的蛋白主要是m TOR信号途径相关蛋白、PI3K信号途径相关蛋白、蛋白质合成相关蛋白以及调控胰岛素水平相关蛋白。本文结果为进一步研究RPS6KB1的功能及致癌机制提供一定的参考。     

肾癌相关基因CXorf36的克隆及亚定位研究

揈应用生物信息学分析,筛选获得1个肾癌组织中高表达,而在癌旁正常组织中低表达的新基因CXorf36(chromosome X open reading frame 36),并用RT PCR方法,在组织和细胞系中加以验证.与肾癌组织相比,3种肾癌细胞系中该基因mRNA的表达丰度很低.为观察CXorf36基因表达产物在哺乳动物细胞内的亚定位,构建了pEGFP N1-CXorf36融合表达载体,转染786-O细胞,其融合蛋白均匀分布于细胞浆.氨基酸序列比对分析显示, CXorf36蛋白与小鼠来源的猜测蛋白LOC75905具有79%的同源性,而小鼠LOC75905蛋白可能是一种水解酶.因此,推测CXorf36蛋白是通过其水解酶活性,在肿瘤的发生、生长或侵袭过程中发挥重要作用.进一步关于CXorf36基因功能的研究,如其在肿瘤组织中的定位、对细胞生物学功能的影响,及其寻找相互作用分子的实验等仍在进行中.     

锌指蛋白185 在小鼠睾丸支持细胞中的表达与定位

目的:检测锌指蛋白185在小鼠睾丸支持细胞中的表达,探讨其与精子发生的关系。方法:提取睾丸和支持细胞总RNA,经半定量RT-PCR法检测ZNF185的转录水平;提取睾丸和支持细胞的蛋白质,利用Western blot分析ZNF185的表达量;制备支持细胞爬片,采用免疫荧光技术检测ZNF185的定位。结果:(1)半定量RT-PCR结果显示:在睾丸支持细胞中扩增出ZNF185基因条带。(2)Western blot结果显示:ZNF185在支持细胞中的表达量显著低于在睾丸组织中的表达量。(3)免疫荧光结果显示:ZNF185主要定位于支持细胞胞质中。结论:ZNF185可能参与支持细胞结构与功能的调控,进而影响精子发生过程。     

SARS冠状病毒M蛋白的生物信息学研究

针对GenBank上发布的来自不同国家地区的39条SARSCoV推测M蛋白,采用生物信息学软件分析其核酸和氨基酸序列,获得其分子生物学特征,确定突变位点,预测功能结构区、Motif及抗原决定簇,比较基因突变对这些功能结构的影响.结果表明:在39个病毒株M蛋白的666 bp中,共有18个病毒株在7个位点上发生了25次变异.在M蛋白序列上预测获得3个跨膜螺旋序列和一个可能的信号肽序列.氨基酸序列的变异主要发生在其跨膜和胞外区域,胞内区域相对较少.预测发现12个Motif和7个抗原决定簇.提示突变对M蛋白的结构功能区的影响不大,也未造成M蛋白的Motif的数量和构成发生改变.对抗原决定簇的影响也主要体现在序列成分构成的改变上,在设计疫苗时,应考虑由其导致的抗原特性改变.