嵌合基因CG32318及其蛋白的生物信息学分析

[目的]对黑腹果蝇嵌合基因CG32318及其蛋白的结构和功能进行生物信息学分析和预测。[方法]根据GenBank数据库中CG32318嵌合基因的mRNA序列,分别从开放阅读框、蛋白质理化性质、二级结构、信号肽、保守结构域、三维结构及蛋白质互作网络等方面分析。[结果]果蝇CG32318基因编码164个氨基酸,蛋白理论分子量为18.7k Da,理论等电点为8.90。CG32318蛋白属于不稳定性亲水性蛋白,二级结构主要包括无规卷曲(44.51%)和β-折叠(30.49%)。CG32318蛋白无信号肽和跨膜区,具有一个驱动蛋白马达和催化结构域。CG32318蛋白与Psf2、Sld5、Pole2等蛋白存在相互作用。[结论]果蝇CG32318蛋白可能具有微管结合和三磷酸腺苷ATP结合活性,参与以微管为轨道的运动过程。     

籽粒苋苹果酸酶基因克隆及分析

NAD/NADP-苹果酸酶(NAD-ME/NADP-ME)是C4植物光合途径的关键酶。采用RT-PCR技术对籽粒苋NAD-ME基因进行克隆,获得了籽粒苋NAD-ME基因的cDNA序列。结果表明,该序列开放可读框长度为1 872 bp,编码623个氨基酸;多序列比对和进化树分析表明,该基因核苷酸序列与其他植物已报道的NAD-ME/NADP-ME基因的核苷酸序列一致性高达75.1%~80.6%,其氨基酸序列与其他植物的NAD-ME/NADP-ME蛋白一致性为73.2%~80.3%。对推断氨基酸序列的蛋白保守区、疏水性/亲水性、潜在跨膜片段、信号肽、蛋白固有无序化和蛋白二级结构分析表明,该蛋白具有苹果酸酶的保守区、兼具亲水性和疏水性,并且含有无序结构域,可能是一种跨膜的非分泌性蛋白。     

胀果甘草查尔酮异构酶基因的克隆及序列分析

目的:对胀果甘草甘草苷生物合成途径的关键酶查尔酮异构酶(CHI)进行基因克隆及序列分析。方法:根据乌拉尔甘草CHI基因c DNA序列设计引物,以胀果甘草主根总RNA为模板RT-PCR扩增CHI基因c DNA序列,并对其进行分析。结果:克隆得到20条胀果甘草CHI基因c DNA序列,开放读框全长690 bp,编码229个氨基酸残基。20条胀果甘草CHI基因的c DNA序列存在22个变异位点,一致性为99.54%,可分为6种单倍型;其编码的氨基酸序列存在14个变异位点,一致性为98.98%。胀果甘草CHI基因编码蛋白为稳定性亲水蛋白,相对分子质量为24.5×103,等电点为5.3~6.2,不含信号肽,无跨膜区,二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主,保守结构域包含一个查耳酮超家族结构域。同源性分析显示,不同物种间的CHI基因同源性较低。结论:克隆了胀果甘草CHI基因c DNA序列,为进一步研究不同基原甘草中甘草苷生物合成的分子调控机制奠定了基础,并为优质甘草的分子选育提供了理论依据。     

一条大鼠睾丸新基因的生物信息学分析及真核表达

目的:探讨大鼠睾丸组织一条新基因的生物信息学特征和真核表达。方法:构建pEGFP-N1载体的融合质粒进行真核表达,利用生物信息学手段分析基因和蛋白功能。结果:生物信息学分析表明RSA14-44的编码区序列与人类及鼠源RAS同源基因家族核酸序列达到85%以上的同源性;RSA14-44蛋白没有典型的跨膜结构域,也没有典型的N末端信号肽;与人类RhoA蛋白序列达到了89%的同源且具有Rho家族成员的GAAX盒和p-loop结构的基序特征;RSA14-44蛋白大部分氨基酸序列与Rho家族7个已知结构域高度同源;RSA14-44基因真核表达定位于细胞质。结论:RSA14-44基因真核表达定位于CHO-K1细胞质,;编码蛋白质与Rho家族同源性高,为进一步研究其生物学功能提供参考。     

甘蔗β-1,3-葡聚糖酶基因的电子克隆与分析

以高粱β-1,3-葡聚糖酶基因(β-1,3-glucanase gene)cDNA序列为探针,搜索甘蔗EST数据库,而后通过电子克隆技术,拼接获得甘蔗β-1,3-葡聚糖酶基因ScBG。采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、理化性质、跨膜结构域、卷曲螺旋、亚细胞定位、信号肽、功能域及高级结构等方面进行了预测和分析。结果表明:ScBG基因全长1270bp,包含一个长达1011bp的完整开放读码框(open reading frame,ORF),编码336个氨基酸,分子量为34.8KD,理论等电点为4.98。该蛋白质很可能是胞外定位的诱导物释放型酸性葡聚糖酶,是一种稳定的分泌蛋白,且可信度达最高等级1。该蛋白属于糖苷水解酶第17家族,含有N端信号肽,在第7～29位氨基酸处含有跨膜信号区,在第31～321位氨基酸处含有糖苷水解酶17家族结构域,含2个主要的功能结构域。10个物种ScBG蛋白氨基酸序列的同源性分析表明,甘蔗ScBG基因编码蛋白与高粱β-1,3-葡聚糖酶基因的编码蛋白的同源性最高,达79.82%。以上研究结果为ScBG基因下一步的分子克隆、功能鉴定和应用提供基础。     

白及丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)基因的序列分析

丝氨酸羟甲基转移酶（SHMT）是植物细胞光合作用和一碳代谢的关键酶之一,研究SHMT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。从白及转录组数据库中分离得到SHMT基因（NCBI登录号：MG544187）,运用生物信息学软件对该基因进行序列分析。结果显示：该基因长度为1 953 bp,编码的蛋白质长度为471aa、分子量为51.861 06 kD、理论等电点为7.17,SHMT二级结构主要由无规则卷曲结构和α螺旋结构组成,核苷酸和氨基酸序列与铁皮石斛SHMT相似性最高,达93%,结构域分析发现该蛋白具有高度保守结构域,三级结构预测为四聚体结构,跨膜区及信号肽分析发现该蛋白无跨膜区及信号肽,亚细胞定位分析发现该蛋白主要位于细胞质、叶绿体亚细胞器位置。本分析结果为白及SHMT的应用研究提供了基础数据,也为植物SHMT基因的分子研究提供了理论依据及基础资料。     

家蝇转铁蛋白基因的克隆和生物信息学分析

为了研究家蝇转铁蛋白基因功能,获得全长cDNA序列并对其蛋白序列进行生物信息学分析,利用在线分析程序和相关工具软件分析转铁蛋白基因的开放读码框,分析编码蛋白的理化性质、结构域、并预测其空间结构和功能。结果表明家蝇转铁蛋白基因编码蛋白由622个氨基酸组成,分子量为70.58kDa,理论等电点为5.33,为稳定蛋白,有跨膜区,含有信号肽,该蛋白属于TR-FER保守结构域家族,亚细胞定位于细胞核,二级结构以无规则卷曲为主,功能预测该蛋白具有酶活性。     

一个新的油菜NHX基因电子克隆及序列分析

基于电子克隆的方法,从甘蓝型油菜中获得一个新的反向转运蛋白基因cDNA序列,暂被命名为BnNHX6。BnNHX6包含一个完整的长为1593bp的开放阅读框架,编码530个氨基酸。BnNHX6蛋白属于跨膜蛋白,有9个跨膜区,含有信号肽,预测在质膜上。通过同源比对和进化分析发现,BnNHX6的氨基酸序列与拟南芥AtNHX5和AtNHX6、西红柿LeNHX2、毛白杨PtNHX2基因所编码的氨基酸序列高度同源,同源性分别为78.4%、92.6%、77.1%、76.9%,亲缘关系较近;但与已报道的油菜BnNHX1同源性仅为24.9%,亲缘关系很远,表明BnNHX6是一个新的油菜反向转运蛋白基因。     

牦牛MT-I/-Ⅱ cDNA分子克隆及其蛋白质结构分析

利用基因特异引物YMTSP1和YMTSP2,通过RT-PCR从牦牛肝脏组织RNA中克隆出了牦牛MT-Ⅰ(Genbank Accession NoAY513744)和MT-Ⅱ(Genbank Accession NoAY513745)基因编码区全长.将牦牛MT-Ⅰ和MT-Ⅱ cDNA序列在CBI上进行同源性搜索发现,牦牛MT-Ⅰ/-Ⅱ编码区序列在不同哺乳动物中相当保守.牦牛MT-Ⅰ和MT-Ⅱ编码的MT-Ⅰ和MT-Ⅱ蛋白分别由61个氨基酸组成,其具有保守的短肽结构如C-X-C,C-C-X-C-C,C-X-X-C等,其决定MT蛋白分子的整个三维结构,在分子进化上十分保守.同时对牦牛MT的疏水性和跨膜区分析表明,牦牛MT蛋白可能不存在跨膜区,也不存在信号肽,是1种非分泌蛋白.并通过同源比较模建,预测和构建了牦牛MT-Ⅰ和MT-Ⅱ蛋白的分子空间结构,表明牦牛MT-Ⅰ和MT-Ⅱ由α-和β-两个结构域组成,在α-结构域含有5个Cys短肽结构,β-结构域有4个Cys短肽结构,且2个结构域由保守的三肽序列KKS相连.     

鮰爱德华菌外膜蛋白OmpLC基因的生物信息学分析

采用PCR方法从鮰爱德华菌基因组中扩增出外膜蛋白OmpLC基因,利用生物信息学相关软件和网络数据库,预测该基因编码产物的基本理化性质、亲疏水性、信号肽、跨膜性、二级结构、结构域及基序、以及三级结构,同时构建OmpLC同源基因的系统发育进化树。结果表明:该蛋白由360个氨基酸组成,分子量为39.407 k D,理论等电点为4.98,不稳定系数为18.26,是一种稳定的强亲水性蛋白,有信号肽,成熟蛋白无跨膜螺区。其二级结构中α螺旋、β折叠和无规则卷曲分别占6.67%、45.28%和48.06%,其空间结构为β桶状,属于OM_channels superfamily的gram_neg_porins成员。蛋白质多重序列比对和聚类分析显示,该蛋白序列与OmpLC蛋白(AEQ59632、AEQ59639)具有高度同源性,且在系统发育树上与二者聚为一簇。鮰爱德华菌OmpLC的生物信息学分析不仅为进一步探索该蛋白的功能提供参考资料,也为研究鮰爱德华菌的感染和致病机理,研制相关疫苗提供理论依据。     

中华蜜蜂气味结合蛋白基因AcerOBP7的克隆及序列分析

[目的]克隆中华蜜蜂(Apis cerana cerana) Acer OBP7基因并分析其相关生物学信息。[方法]收集中华蜜蜂样本,提取总RNA,反转录制备c DNA。设计特异性引物,PCR扩增Acer OBP7基因的ORF序列。利用多种生物信息学软件对编码蛋白的理化性质和结构特征进行预测和分析。[结果]获得中华蜜蜂气味结合蛋白基因Acer OBP7的c DNA序列。Acer OBP7基因的开放阅读框(ORF)长438 bp,编码145个氨基酸。存在信号肽,无跨膜结构,在53～140个氨基酸之间有一个昆虫气味结合蛋白家族的PBP-GOBP家族的保守结构域,信号肽源于氨基酸中的1～20位,其对应的剪切位点落在氨基酸中的20位与21位间。有一些相对清晰的疏水区。[结论]Acer OBP7蛋白属于Classical OBP亚家族,具有典型的PBP-GOBP家族结构,是一种分泌蛋白。     

油菜蔗糖转化酶基因的电子克隆和生物信息学分析

运用电子克隆技术获得油菜中一个蔗糖转化酶基因eDNA序列,同时根据此段序列设计引物以油菜eDNA为模板进行扩增。经测序得到证实。采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、基本理化性质、跨膜结构域、信号肽导肽、疏水性／亲水性、二级结构、亚细胞定位等方面进行了预测和分析。结果表明：该基因eDNA序列长度为2150bp,包含一个1779bp开放阅读框,编码592个氨基酸;该编码蛋白含有蔗糖转化酶的多个典型的保守结构域。同源比对分析显示,该基因编码的氨基酸序列与拟南芥等植物的蔗糖转化酶基因具有高度的相似性,进一步确定该蛋白为蔗糖蛋白酶。研究结果为该基因进一步的实验克隆,表达分析,功能鉴定奠定基础。     

八氢番茄红素合成酶(PSY)的生物信息学分析

目的:通过生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因(PSY)及氨基酸序列分析,并构建三维结构。方法:运用生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因及其蛋白质序列的理化性质、亲/疏水性、信号肽、跨膜结构域、糖基化位点,磷酸化位点,二级结构,功能结构域和三级结构进行预测分析。结果:PSY基因含1239bp的开放阅读框,编码氨基酸数为412,为碱性不稳定蛋白;八氢番茄红素合成酶富含Arg、Leu、Ala、Ser、Val等氨基酸,为亲水性蛋白质;PSY为非跨膜蛋白,不含信号肽,具有多个磷酸化位点,α螺旋和无规卷曲是其主要结构元件。结论:用同源建模的方法构建其三维结构,得到合理模型,为采用生物工程提高番茄红素产量提供理论依据。     

双峰驼凝乳酶原基因的生物信息学分析

通过生物信息学的方法对双峰驼凝乳酶原基因及相应的氨基酸序列的同源性、理化性质、保守结构域、亚细胞定位、信号肽、跨膜结构域、亲水性/疏水性、二级结构进行预测分析.结果表明,双峰驼凝乳酶原基因开放阅读框全长1 146 bp,编码381个氨基酸,属于胃蛋白酶A超家族,预测定位于内质网（膜）的稳定亲水性蛋白,具有一个16个氨基酸的信号肽,其不含跨膜结构域.无规卷曲是其二级结构中最大量的结构元件,α螺旋和延抻链分散于整个蛋白质中,活性位点的分析表明,编码蛋白有6类活性位点.分析双峰驼凝乳酶原基因及其编码蛋白质的特征,能够为深入开展双峰驼凝乳酶的表达和凝乳特性研究提供理论依据.     

酿酒酵母SNF4基因的克隆及生物信息学分析

SNF4基因编码的Snf4p具有调节Snf1复合体的蛋白激酶活性功能,根据已知的SNF4基因序列设计引物扩增获得S.cerevisiae YS2的SNF4基因完整序列。序列分析表明,SNF4基因的开放阅读框为969bp,编码322个氨基酸残基。应用生物信息方法预测其理化性质、疏水性、信号肽、亚细胞定位、活性位点及其高级结构。结果表明:Snf4p为具有一定亲水性的非跨膜胞内稳定酸性蛋白,功能结构域为CBS_pair superfamily结构域,二级结构主要由a-螺旋组成,空间结构是由4个CBS结构域构成两个CBS对围绕形成的二聚体。Snf4p的第一个CBS对区域的β片层结构是Snf1p、Sip2p的β发夹结构结合作用区。     

一条大鼠睾丸新基因的生物信息学分析及真核表达

目的：探讨大鼠睾丸组织一条新基因的生物信息学特征和真核表达。方法：构建pEGFP-N1载体的融合质粒进行真核表达,利用生物信息学手段分析基因和蛋白功能。结果：生物信息学分析表明RSA14-44的编码区序列与人类及鼠源RAS同源基因家族核酸序列达到85%以上的同源性;RSA14-44蛋白没有典型的跨膜结构域,也没有典型的N末端信号肽;与人类RhoA蛋白序列达到了89%的同源且具有Rho家族成员的GAAX盒和p-loop结构的基序特征;RSA14-44蛋白大部分氨基酸序列与Rho家族7个已知结构域高度同源;RSA14-44基因真核表达定位于细胞质。结论：RSA14-44基因真核表达定位于CHO-K1细胞质,;编码蛋白质与Rho家族同源性高,为进一步研究其生物学功能提供参考。     

光果甘草查尔酮异构酶基因的克隆及序列分析

目的:对光果甘草黄酮代谢途径中的关键酶查尔酮异构酶(CHI)进行基因克隆和序列分析。方法:取新鲜光果甘草主根,立即投入液氮,作为提取RNA的植物材料;用植物RNA提取试剂盒提取光果甘草总RNA,用逆转录试剂盒对其逆转录得cDNA;根据文献报道的乌拉尔甘草CHI序列设计特异性引物,扩增光果甘草CHI基因并测序;用生物信息学软件对所得序列进行分析。结果:扩增得到22条光果甘草CHI基因cDNA序列,其编码区全长为690bp,编码229个氨基酸残基。DNAMAN比对表明22条光果甘草cDNA序列间存在16个变异位点,一致性为99.67%,可分为7种单倍型,其中单倍型1为主流单倍型,所占比重为45.5%;氨基酸序列间存在10个变异位点,一致性为99.38%。生物信息学分析表明光果甘草CHI基因编码蛋白为稳定性亲水蛋白,相对分子质量为24 000,等电点为5.56~6.76,不含信号肽,无跨膜区,保守结构域包含一个查尔酮超家族结构域,二级结构以α螺旋和无规卷曲为主。MEGA 5.0同源性分析显示光果甘草7种CHI单倍型间亲缘关系良好且与同属植物乌拉尔甘草的进化关系最近,与蕨类植物香鳞毛蕨的进化关系最远。结论:克隆了光果甘草CHI基因并对其进行了序列分析,为进一步探究CHI基因对甘草苷生物合成的分子调控机制奠定了基础。     

牦牛MT-Ⅰ/-Ⅱ cDNA分子克隆及其蛋白质结构分析

利用基因特异引物Y_MTSP₁和Y_MTSP₂,通过RT-PCR从牦牛肝脏组织RNA中克隆出了牦牛MT-Ⅰ(GenbankAccessionNo:AY513744)和MT-Ⅱ(GenbankAccessionNo:AY513745)基因编码区全长。将牦牛MT-Ⅰ和MT-ⅡcDNA序列在CBI上进行同源性搜索发现,牦牛MT-Ⅰ/-Ⅱ编码区序列在不同哺乳动物中相当保守。牦牛MT-Ⅰ和MT-Ⅱ编码的MT-Ⅰ和MT-Ⅱ蛋白分别由61个氨基酸组成,其具有保守的短肽结构如:C-X-C,C-C-X-C-C,C-X-X-C等,其决定MT蛋白分子的整个三维结构,在分子进化上十分保守。同时对牦牛MT的疏水性和跨膜区分析表明,牦牛MT蛋白可能不存在跨膜区,也不存在信号肽,是1种非分泌蛋白。并通过同源比较模建,预测和构建了牦牛MT-Ⅰ和MT-Ⅱ蛋白的分子空间结构,表明牦牛MT-Ⅰ和MT-Ⅱ由α-和β-两个结构域组成,在α-结构域含有5个Cys短肽结构,β-结构域有4个Cys短肽结构,且2个结构域由保守的三肽序列KKS相连。     

水稻中与拟南芥CYP704B1基因同源序列的查找及序列分析

本文运用了生物信息学方法对在水稻中与拟南芥CYP704B1同源序列的查找及对该条序列进行核酸一级结构和其表达产物的一级结构、二级结构以及三级结构进行初步分析。通过分析我们得出,该条序列长度为1903bp,有多种酶的限制性酶切位点,与其Sorghum bicolor hypothetical protein基因相似性很高,本条序列共编码506个氨基酸。预测的相对分子质量为58164.91ku,理论的PI为8.56。氨基酸总体来说疏水性不强,属于亲水性氨基酸。有22个磷酸化位点。该蛋白质有信号肽,有一个跨膜区,该氨基酸序列二级结构的分析结果显示,a螺旋占52.96%;延伸链占11.26%,无规卷曲所占的比例为35.77%,并且分布不连续。该序列编码的蛋白质含有一个跨膜结构域并且重叠了一个低度复杂结构域。通过Swiss Model全自动模式对该蛋白三级结构预测与分析,该蛋白最佳匹配的模板是3mzs.1.A.最佳比对区域位于其该蛋白序列的第28-506位氨基酸残基,序列一致性达21.19%,GMQE值为0.55。通过对其系统发生树的建立,由两种方法N-J法和M-P法构建的系统树,可以看出该同源序列与Aegilops tauschii节节麦和Zea mays玉米同源相似性较近。     

木质素生物合成酶CCR基因的生物信息学分析

肉桂酰辅酶A还原酶(Cinnamoyl-CoA reductase,CCR)是催化木质素特异途径的第一个关键酶,是调节碳素流向木质素潜在的控制关节点,对木质素单体的生物合成起着重要作用。通过NCBI数据库收集来自裸子植物、单子叶植物及双子叶植物的35条CCR基因的完整信息,对35条CCR基因的cDNA及其编码的氨基酸序列的进化规律、理化性质、结构域、导肽、信号肽、跨膜结构域、亲/疏水性以及蛋白质结构等性状进行了生物信息学分析与预测,构建了CCR基因的系统发育树。分析结果表明,单子叶植物CCR基因中GC的含量明显高于双子叶植物;CCR基因编码的氨基酸序列存在9个保守区域;所编码氨基酸的理化性质基本一致,但单子叶、双子叶及裸子植物的CCR基因编码主要氨基酸的种类和含量存在着差异;CCR蛋白的N-端存在一个脱氢酶/差向异构酶/辅酶Ⅰ结合蛋白的结构域,无导肽、信号肽及跨膜结构域,属亲水性蛋白;进化树绘制以及同源建模结果表明,CCR基因的进化和植物的进化基本一致,CCR蛋白三级结构模型的空间结构稳定,建模结果可靠。分析结果对于深入研究CCR蛋白在木质素合成中的作用具有一定的理论指导意义。