PAX3 基因及其蛋白的生物信息学分析

目的:对PAX3基因和PAX3蛋白进行生物信息学分析,更多的了解该基因的相关信息,为进一步研究PAX3与神经管畸形的相关性研究提供基础。方法:运用生物信息学方法对PAX3基因的基因结构、单核苷酸多态性位点(SNP)、PAX3基因与其他基因的相互作用网络、PAX3蛋白结构域、蛋白二级结构、蛋白间相互作用网络、以及PAX3蛋白所调控和影响的靶基因进行分析。结果:PAX3基因有9中可变剪切形式,编码区存在14个SNP位点,其中错意突变13个,移码突变1个。PAX3蛋白由479个氨基酸组成,分子量52968Da,PAX3蛋白可能调控和影响151个靶基因的转录和表达,与PAX3基因存在相互作用的基因和与PAX3蛋白存在相互作用的蛋白多数与发育相关。结论:通过对PAX3基因和PAX3蛋白的生物信息学分析获得了其相应的分子生物学特征,为进一步研究提供基础。     

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。     

肝癌细胞HepG2中p53调控miRNA-3661的生物信息分析与功能验证

对已在前期实验中通过Dox诱导肝癌细胞HepG2 DNA损伤发现的受p53调控的hsa-miR-3661进行生物信息学分析,并通过分子生物学实验对其功能进行了验证,为miR-3661在肝肿瘤中的调控机制的研究提供理论基础。获取miR-3661结构与序列信息;预测靶基因,使用DAVID进行miRNA靶基因功能富集分析;分析miR-3661的p53结合位点,通过基因间的相互作用构建调控网络;进行细胞增殖实验验证miR-3661抑制肿瘤功能。结果表明,miR-3661序列保守,启动子区存在p53结合位点,暗示p53与hsa-miR-3661存在直接调控;预测靶基因1 009个,369个显著富集于细胞周期调控、细胞增殖、细胞凋亡等肿瘤相关生物学过程(P0.05),主要参与了癌症信号通路、MAPK信号通路与Erb B信号通路(P0.05);通过268组基因间的相互作用数据构建了p53、hsa-miR-3661和靶基因的调控网络,从系统生物学角度分析了参与多个肿瘤生物进程的关键靶基因;在实验中证实过表达miR-3661可以显著抑制肝癌细胞HepG2的增殖过程(P-value=0.001 46)。miR-3661受p53直接调控,其靶基因显著富集于多种肿瘤相关生物进程与信号通路,过表达miR-3661可显著抑制肝癌细胞增殖。     

FZ6基因及其蛋白的生物信息学分析

目的:对frizzled6(FZ6)基因和Frizzled6(Fz6)蛋白进行生物信息学分析,更多的了解该基因的相关信息,为进一步研究Wnt-Fz信号通路以及FZ基因与神经管发育缺陷相关性研究提供基础。方法:运用Internet上的数据库及程序,对FZ6基因结构、单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)位点、Fz6蛋白的二级结构、蛋白相互作用网络以及Fz蛋白家族的多重序列比对进行生物信息学分析。结果:FZ6基因染色体定位于8q22.3-q23.1,基因全长33995bp,编码706个氨基酸;编码区存在8个SNPs位点,其中错义SNPs4个;多序列比对结果显示10个Fz蛋白家族成员分为4个亚类,Fz3和Fz6为同一类;Fz6蛋白有2个保守的结构域,蛋白序列羧基端缺少其他Fz蛋白普遍存在的S/T-X-V序列模式;其二级结构以α螺旋和随机卷曲为主。结论:通过对FZ6基因及其蛋白的生物信息学分析获得了其相应的生物学特征,为进一步研究奠定基础。     

中华蜜蜂的单核苷酸多态性和插入缺失突变位点鉴定

【目的】本研究拟利用已获得的中华蜜蜂Apis cerana cerana幼虫肠道的转录组数据对单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism,SNP）和插入缺失（Insertion-Deletion,InDel）突变位点进行挖掘和分析,旨在丰富中华蜜蜂的SNP和InDel信息,并为新型分子标记的开发提供基础。【方法】根据有效读段与东方蜜蜂Apis cerana参考基因组的比对情况,采用GATK软件识别单碱基错配和碱基的插入缺失情况,再利用ANNOVAR软件对SNP位点和InDel位点进行分析。通过相关生物信息学软件将SNP和InDel位点所在基因分别比对GO和KEGG数据库,以获得相应的功能和通路注释。【结果】共鉴定到中华蜜蜂的58 919个SNP位点,包括24 548个纯合位点和34 371个杂合位点;发生转换和颠换的SNP位点分别有49102和9817个;数量最多和最少的突变类型分别是C/T和T/G;分布在外显子区的SNP位点数量最多,达到22 649个;此外,发生同义突变的SNP位点数量最多,其次是非同义突变;SNP位点所在基因可注释到46个GO条目和121条KEGG通路。共鉴定到6 551个InDel位点,包括3 270个插入突变和3 281个缺失突变;分布在内含子区InDel位点最多,共计2 793个;发生移码插入的InDel位点最多;进一步分析结果显示InDel位点所在基因可注释到27个GO条目和28条KEGG通路。【结论】本研究鉴定到中华蜜蜂的大量SNP位点和InDel位点,解析了SNP和InDel位点的突变类型、基因组功能元件分布和密码子突变类型,并揭示SNP和InDel位点对中华蜜蜂的重要生物学过程具有潜在影响。     

心脏肌球蛋白结合蛋白C的生物信息学分析

MYBPC3基因突变是家族性肥厚型心肌病的原因之一。本文对心脏肌球蛋白结合蛋白C基因(cardic myosin binding protein C,MYBPC3)及其编码蛋白(c My BP-C)进行生物信息学分析。运用生物信息学相关数据库和在线生物学软件分析MYBPC3基因的结构与突变位点,对c My BP-C蛋白分子物种间的序列同源性、蛋白质空间结构、理化性质、组织特异性、蛋白质翻译后修饰、蛋白质相互作用网络进行分析。结果表明人MYBPC3基因mRNA全长为4 217 bp,编码区为3 825 bp,MYBPC3基因编码1 274个氨基酸组成的多肽,与物种进化程度一致,属于免疫球蛋白超家族,是酸性亲水蛋白,稳定性不高,其主要二级结构元件为随机卷曲。与c My BP-C存在相互作用的基因和蛋白主要是磷酸激酶与肌小节组成成分。本文对MYBPC3基因进行生物信息学分析,为深入研究MYBPC3基因的分子功能以及靶向治疗遗传性心肌病提供一定的依据。     

SOX6 基因3'UTR 区野生型和突变型重组质粒的构建与鉴定

目的:构建含单核苷酸多态性(SNP)位点rs1065024的SOX6基因3'UTR双荧光素酶报告基因载体,并用生物信息学软件预测与rs1065024位点区域相结合的mi RNA,为进一步研究此SNP位点的功能及mi RNA与SOX6基因3'UTR区之间的关系奠定基础。方法:提取人全血基因组DNA,以基因组DNA为模板,通过PCR扩增含SNP位点在内的SOX6基因3'UTR片段,经过胶回收纯化后,将回收的目的片段插入双荧光素酶报告基因载体p MIR-REPORT中,再经DH5a转化扩增,挑单克隆进行菌落PCR并进行质粒提取,对质粒进行双酶切鉴定,最后进行DNA测序鉴定。针对SNP进行定点突变,构建出野生型和突变型重组质粒,并用生物信息学软件预测出与SNP位点相结合的mi RNA。结果:经单菌落质粒测序验证显示带有T碱基的SOX6基因3'UTR重组质粒p MIR-REPORT-3'UTR-T构建成功;经定点突变,成功将p MIR-REPORT-3'UTR-T质粒转变为p MIR-REPORT-3'UTR-C,经比对未引入任何其他突变;生物信息学预测显示,rs1065024位点位于mi R-190b、mi R-190a-5p、mi R-451b、mi R-4791与SOX6基因3'UTR的结合区域,其多态的改变可以影响mi RNA与m RNA的结合效率。结论:本研究成功构建了含SNP位点rs1065024的p MIR-REPORT-SOX6-3'UTR野生型和突变型重组质粒,为今后SOX6基因3'UTR的SNP位点的功能及mi RNA与SOX6基因3'UTR区之间的关系研究奠定基础。     

鸭FTO基因多态位点筛选和生物信息学分析

为挖掘FTO基因的SNP,为今后进一步研究该基因遗传变异奠定基础。本研究以樱桃谷鸭为试验对象,构建DNA池,对第2外显子、第4外显子和第5外显子直接测序,筛选与脂质性状相关的SNP位点。结果表明:FTO基因存在2个SNPs位点突变,在第5外显子发现1个SNP位点突变,另外一个在g.33942位点处,碱基A突变为碱基G,引起天冬氨酸(GAT)变为甘氨酸(GGT),在g.33781位点处,存在碱基T和A的突变(在内含子处,没有引起氨基酸的改变);RNA二级结构的最小自由能由-475.50 kcal/mol变为-477.40 kcal/mol。蛋白质二级结构分析发现,突变前后,α螺旋、β转角、延伸链和自由卷曲数值均有所改变。其中,α螺旋所占比例有所下降,但比重仍为最大,自由卷曲数量由原来的186个减少到185,比例由33.27%减少32.09%。突变前后多态位点导致FTO基因编码的蛋白三级结构也有所改变。FTO基因筛选出的SNP位点,引起RNA二级结构甚至是其编码的蛋白质结构的改变,可能进一步引起功能的改变。     

鸡IGFBP2基因3′UTR区1196C>A单核苷酸多态性的功能性鉴定及分析

鸡IGFBP2基因3′非编码区(3′UTR)1196CA单核苷酸多态性(SNP)与鸡的腹脂重和腹脂率显著相关.生物信息学分析显示,该SNP恰好位于gga-mi R-456-3p的一个潜在靶基因结合位点处,提示IGFBP2基因可能是gga-mi R-456-3p的一个靶基因,且该SNP位点可能影响gga-mi R-456-3p对IGFBP2基因表达的调控作用.为鉴定SNP 1196CA是否为功能性SNP,本研究分别构建了包含该SNP位点C或A等位基因的双荧光素酶报告基因载体,比较分析这两个等位基因在鸡胚成纤维细胞系(DF1)和鸡前脂肪细胞中对报告基因活性和表达的影响;利用mi RNA mimics和inhibitor分析gga-mi R-456-3p对不同等位基因报告基因活性以及内源性IGFBP2表达的影响.结果发现,在DF1细胞和鸡前脂肪细胞中,A等位基因的报告基因活性和表达均显著高于C等位基因(P0.05);gga-mi R-456-3p仅影响C等位基因的报告基因活性和表达,而对A等位基因的报告基因活性没有明显影响;gga-mi R-456-3p调控细胞内源性IGFBP2基因的m RNA和蛋白质表达.本研究证实IGFBP2基因是gga-mi R-456-3p的靶基因,其3′UTR区SNP 1196CA是一个功能性SNP,它影响gga-mi R-456-3p对鸡IGFBP2基因的表达调控作用.本研究结果对于鸡的分子辅助选择育种及IGFBP2基因在脂肪沉积中调控机制的阐明具有重要意义.     

不同牛种STAT5B基因启动子多态性分析

目的:试验旨在筛选STAT5B基因启动子区SNP及研究其对启动子功能元件的影响,为地方牛种选种选育提供一定理论依据.方法:选择品种差异较大的贵州荷斯坦奶牛和务川黑牛构建不同DNA池,直接测序筛选SNP位点.结果:STAT5B基因5'调控区及第1外显子存在3个SNPs位点,分别为:T-181C、C-31G、T+119C.生物信息学软件预测得到STAT5B基因核心启动子区和转录因子结合位点,SNP位点导致5个转录因子结合位点消失,而产生8个新的转录因子结合位点.软件未发现可能的CpG岛范围,但STAT5B基因RNA二级结构和最小自由能在突变后显著改变.结论:DNA池结合测序技术可快速筛选SNP位点,STAT5B启动子区存在功能性SNP位点.     

Mutations in the paired domain of the human PAX3 gene cause Klein-Waardenburg syndrome (WS-III) as well as Waardenburg syndrome type I (WS-I).

Waardenburg syndrome type I (WS-I) is an autosomal dominant disorder characterized by sensorineural hearing loss, dystopia canthorum, pigmentary disturbances, and other developmental defects. Klein-Waardenburg syndrome (WS-III) is a disorder with many of the same characteristics as WS-I and includes musculoskeletal abnormalities. We have recently reported the identification and characterization of one of the first gene defects, in the human PAX3 gene, which causes WS-I. PAX3 is a DNA-binding protein that contains a structural motif known as the paired domain and is believed to regulate the expression of other genes. In this report we describe two new mutations, in the human PAX3 gene, that are associated with WS. One mutation was found in a family with WS-I, while the other mutation was found in a family with WS-III. Both mutations were in the highly conserved paired domain of the human PAX3 gene and are similar to other mutations that cause WS. The results indicate that mutations in the PAX3 gene can cause both WS-I and WS-III.