Bioinformatics Analysis of Lactoferrin Gene for Several Species

Much attention has been focused on the study of lactoferrin due to its function in antibacterial, antiviral, antifungal, anti-inflammatory, anti-oxidant, and immunomodulatory activities. A total of 60 lactoferrin (LF) gene sequences with the complete coding regions (CDS) and corresponding amino acids belonging to 11 species were analyzed, and the differentiation within and among the species was also studied. The results showed that most of the species have the stop codon TAA, with the variation of TGA for Mus musculus. The length of the LF gene with the complete CDS varies greatly, from 2,055 to 2,190 bp, due to deletion, insertion, and stop codon mutation resulting in elongation. Observed genetic diversity was higher among species than within species, and Sus scrofa had more polymorphisms than any other species. Novel amino acid variation sites were detected within several species (8 in Homo sapiens, 6 in Mus musculus, 6 in Capra hircus, 10 in Bos taurus, and 20 in Sus scrofa), which might be used to illustrate the functional variation. Differentiation of the LF gene was obvious among species, and the clustering result was consistent with the taxonomy in the National Center for Biotechnology Information.     

几种经济植物UFGT基因的生物信息学分析

本文根据在GenBank中已登录的葡萄、玉米、水稻、草莓、拟南芥和苹果等植物的类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因的核苷酸序列和氨基酸序列,应用生物信息学软件预测了其理化性质、疏水性/亲水性、导肽、跨膜结构、卷曲螺旋结构、二级结构、功能结构域及高级结构,并构建了类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶蛋白家族的系统进化树.结果表明这几种植物的UFGT基因核苷酸序列除葡萄存在2个外显子外,其它植物均存在1个外显子.含量最丰富的氨基酸是Leu、Ala、Gly、Val和Ser等,除葡萄、苹果UFGT属于不稳定类蛋白外,其余均属于稳定类蛋白.进一步研究分析表明,这几种植物UFGT蛋白存在明显的疏水区和亲水区、信号肽、跨膜结构以及卷曲螺旋.二级结构组成上比例相似,并且都由α-螺旋、延伸链和无规则卷曲所组成.它们都存在UDPGT、COG1819和MGT等保守域.除了拟南芥外,其它几种植物都能够通过同源建模建立UFGT蛋白的三维结构.进化分析表明,把它们的UFGT 基因分成5个类群,其中3个大类群,另外陆地棉和野芭蕉的UFGT基因分别单独成一类.本工作将为深入研究该蛋白在植物花、果实和叶片等器官颜色变化中发挥的功能,开展生物大分子结构模拟以及药物设计提供抛砖引玉的作用.     

12个物种miR-302基因簇的生物信息学分析

很多microRNA (miRNA)基因在基因组上聚集排列形成miRNA基因簇.miRNA基因簇在进化上较为保守,有其特殊的生物学意义.miR-302基因簇在胚胎干细胞中特异表达,对胚胎干细胞的自我更新和多潜能维持有重要的作用.本文采用miRBase数据库查询和BLAST同源搜索方法共搜寻并分析了12个物种的miR-302基因簇.生物信息学分析表明,这些物种miR-302基因簇均位于LARP7蛋白基因的内含子区,但转录方向与LARP7基因转录方向相反.序列相似性分析显示,同一物种miR-302簇成员间以及不同物种相应miR-302簇成员间相似性均较高.进化分析表明,基因复制可能是miR-302基因簇进化的主要驱动力.     

自噬基因APG4基因结构的生物信息学分析

利用生物信息学手段对一种与人类细胞凋亡有关的基因－自噬基因（Autophagy5,简称APG5）的基因组全序列进行拼接和基因结构分析,同时该基因的一个新的可变性剪切变异体（APG5β）被首次证实及报道,利用PCR技术从人胚脑cDNA文库和B细胞cDNA文库中调取APG5基因,装入绿色荧光蛋白pEGFP-C1表达载体,测序确定其核苷酸序列,进行数据库搜索。该基因组全序列分散在核酸序列数据库GenBank的几个没序列条目中,将相关克隆的基因组序列做相似性比对,用DOTPLOT方法确定其相互位置关系,并进行序列拼接,得到全长基因,利用GenScan,Genefinder等基因识别软件确定其内含子,外显子,转录起始位点,加尾信号等。分析其基因结构,在此基础上进一步分析其cDNA中外显子数目和排列顺序,证实了从B细胞cDNA文库中克隆所得的APG5为一种可变性剪切变异体。利用生物信息学工具,成功地接接出全长为150kb人类APG5基因基因组全序列,确定其有8个外显子。根据剪切位点的特性找出其在序列中的位置,分别计算出内含子,外显子的长度,首次证实并报道APG5β是第3外显子缺失的可变性剪切变异体,将验证确实的APG5β转染至人肝细胞株和HeLa细胞株,在共聚焦激光显微镜下可观察到其在细胞凋亡时的特异表达,在后基因组研究中生物信息学的应用有非常广阔的前景。对可变性剪切所产生的蛋白多样性分析提供了一种辅助分析手段。     

绵羊DRB1基因生物信息学分析

利用生物基因组学数据库,对绵羊MHCⅡ区DRB1基因进行生物信息学分析,以预测DRB1基因编码产物的理化性质、结构与功能,同时构建DRB1同源基因的系统进化树。结果表明,DRB1基因编码产物为不稳定亲水性蛋白,具有明显的信号肽,其切割位点位于29-30位的氨基酸之间。二级结构主要以无规则卷曲和延伸链为主,主要在细胞质中发挥生物学作用。序列分析表明,DRB1编码产物可能具有免疫应答和受体、胁迫应答和信号转导等功能,可能在免疫应答和胁迫应答过程中发挥重要作用,可能对绵羊免疫力和抗病性起关键作用。DRB1基因编码产物氨基酸邻接系统树表明,绵羊DRB1与山羊、羚羊、塔尔羊和牛等物种DRB1氨基酸距离较近,具有高度同源性。     

牛ASCL2基因生物信息学分析

在人与小鼠中,A SCL2基因是一个母源表达的印记基因,在早期胚胎和胎盘发育中起重要作用。牛A SCL2基因的印记状态和印记的分子机理还没有被研究。本研究采用生物信息学方法对牛A SCL2基因分子进化、启动子和CpG岛区域以及蛋白的高级结构进行分析和预测,为进一步揭示该基因生物学功能和其分子调控机理奠定基础。对21种哺乳动物A SCL2基因的mRNA序列进化分析表明：这21种哺乳动物间的遗传距离小于0.536,且牛与猪遗传距离最小,为0.106,与基因进化树分析结果一致。CpG岛在线软件预测显示,在牛中,该基因上游5 k序列中有三个CpG岛。启动子在线软件预测和转录因子分析相结合显示,启动子最可能位于该基因5'端上游4725~4775 bp处CpG岛区域内,此区域包括大量潜在转录因子结合位点,并在4734 bp处存在一个TATA框。蛋白质在线软件分析表明,A SCL2基因编码一种螺旋-环-螺旋形转录因子,有α-螺旋、β-转角和无规则卷曲3种二级结构。     

番茄LeABI3基因的生物信息学分析

对所克隆到的番茄LeABI3基因测序结果进行序列分析,发现得到LeABI3基因的2种转录本.应用生物信息学的方法和工具对LeABI3蛋白质的理化性质、跨膜区域、疏水性/亲水性、二级结构、结构功能域和同源树进行分析,结果表明此蛋白是包含一个保守B3结构功能域的亲水性不稳定蛋白,相对分子量为65.4 kD,等电点为6.54,可能存在2个跨膜区域.蛋白质二级结构中的主要构成元件是α-螺旋和不规则卷曲,蛋白质同源分析发现番茄LeABI3和马铃薯vp1-ABI3类蛋白相似度最高,同源性为89%.     

小家鼠Pitx2基因的生物信息学分析

目的:对小家鼠Pitx2基因编码蛋白质进行结构和功能预测.方法:利用生物信息学方法和工具对PITX2蛋白质的理化性质、结构功能域和功能分类进行分析.结果:氨基酸残基的组成中丝氨酸含量最高,分子式为C1549H2430N460O483S17,相对分子质量35.8kD,等电点为9.63,具有一定的亲水性;可能为非跨膜蛋白;主要构件为α-螺旋和无规则卷曲;含有一个Hox结构域,推测该蛋白为转录调节因子.结论:通过生物信息学分析,为进一步研究该基因功能奠定基础,也为小鼠作为模式生物在人类的积累性遗传病的研究上提供了理论依据.     

FASN基因的原核表达及生物信息学分析

脂肪酸合成酶(FASN)在生物体内起着重要的作用,主要参与恶性肿瘤的数量调控。本研究旨在构建pET28a-FASN原核表达载体,并表达重组His-FASN蛋白,对该基因进行结构与功能的生物信息学分析。设计FASN基因特异性引物,通过PCR扩增获得的目的基因与原核表达载体pET28a连接,经IPTG诱导表达His-FASN蛋白。获得基因片段大小为1 320 bp,编码440个氨基酸;成功构建至pET28a原核表达载体,通过优化表达,确定在温度为35℃、IPTG浓度0.5 mmol/L、诱导时间为6 h的条件下融合蛋白表达量较高,获得蛋白大小约为53 kD;生物信息学分析结果表明FASN基因编码的蛋白是一个不稳定且具有亲水性的蛋白,不存在信号肽及跨膜区,可成为蛋白激酶磷酸化位点有12个Ser、5个Thr、3个Tyr。此外,从蛋白相互作用网络中发现,相互作用的蛋白包括主要酰基辅酶A合成酶长链家族成员及乙酰辅酶A羧化酶家族成员,为开发抑制剂药物提供了理论依据。     

基因表达谱信息分析软件IDEA与WebGEA

基因芯片具有高通量快速并行检测基因表达水平的功能,是功能基因组研究的有力工具。针对基因芯片常规的信息分析需要,我们初步设计开发了基因表达谱的信息学分析平台,包括基于单机的软件IDKA(Information Digger for Experiments of microArray)与网络应用程序WebGEA(WEB GeneChip Expression Analysis),分别支持用户运行独立程序与在因特网上提交数据运行服务器程序来完成数据采掘分析任务。该平台得到良好的应用,是解决基因芯片常规的信息分析问题的一个方便工具。     

小鼠EDNRB基因启动子生物信息学分析

EDNRB/EDN3/ECE-1信号传导通路在胚胎发育期神经嵴细胞分化、迁移、发育为神经节细胞的过程中起到关键作用。采用进化足迹法,利用生物信息学在线软件分析先天性巨结肠相关EDNRB基因启动子序列,结果显示:小鼠EDNRB基因定位于14号染色体,编码442个氨基酸,分子量为:49430Da,转录起始点300bp左右可能为启动子区域,启动子区域包含长度为1473bp的CpG岛,存在两段保守序列,人类和小鼠保守区域内含有33个共同的转录因子结合位点。     

鸡催乳素基因序列多态及生物信息学分析

选择繁殖性能具有明显差异的4个鸡品种（莱航鸡、阳山鸡、丝羽乌骨鸡和隐性白洛克鸡）构建品种DNA池,采用测序的方法快速筛查鸡催乳素基因（chicken prolactin,cPRL）5′侧翼调控区、外显子区和部分内含子区约4500 bp范围内可能与产蛋性能相关的序列多态,共检测到13个SNPs和两个短片段（24 bp和15 bp）插入/缺失多态,其中在5′侧翼序列筛查到9个SNPs及两个短片段插入/缺失多态,在第2外显子筛查到1个SNP,在第5外显子筛查到两个SNPs,在第2内含子筛查到1个SNP;进一步利用生物信息学分析cPRL基因的5′侧翼调控序列,发现24 bp短片段的插入使莱航鸡比阳山鸡多出了1个Evi-1可能的结合位点（93分）,C-2402T的变异则使阳山鸡比莱航鸡多出了1个C/EBPbeta可能的结合位点（94分）,这两个结合位点是否影响cPRL基因的表达,影响鸡的就巢性和产蛋性能,还需要进一步研究。Abstract：Four chicken breeds (White Leghorn, Yangshan, Taihe Silkies, White Recessive Rocks) with different reproduction were applied to screen potential SNPs related to laying performance in the 5′flanking region, exon region and partial intron region of chicken prolactin (cPRL) gene. Totally almost 4500 bp were screened rapidly based on DNA pooling and sequencing, and thirteen single nucleotide polymorphisms (SNPs) and two indels (24 bp and 15 bp) were found, including nine SNPs and two indels in the 5′flanking region, one SNP in Exon 2, two SNPs in Exon 5 and one SNP in Intron 2 respectively. Furthermore, 5′flanking region of cPRL gene was analyzed by the website of http://motif.genome.ad.jp/. A possible Evi-1 binding site (score 93) was found in White Leghorn cPRL gene because of the 24 bp insertion, another possible C/EBPbeta binding site (score 94) was found in Yangshan cPRL gene because of the variation of C-2402T. Further studies need to be carried out to verify their effects on the expression of cPRL gene, the broodiness and laying performance of chickens.     

奶牛乳铁蛋白基因5非翻译区PCR­SSCP多态性分析

采用PCR-SSCP技术,对奶牛乳铁蛋白基因5^'非翻译区1122bp序列进行多态性分析。在该区所划分的5个亚片段上,发现 Blf 5^'-1(227bp),Blf 5^'-3(175bp)和Blf 5^'-5（293bp）3个DNA片段存在多态。进一步对这3个片段进行测序分析,在Blf 5^'-1序列中,发现位于转录起始位点上游-926和-915位分别有G→A及T→G点突变;在Blf 5^'-3片段中,-478位存在G的插入;Blf 5^'-5位点上,发生-28位的C颠换为A和+33位的G颠换为C两处突变。利用TFSEARCH （ver.1.3）软件对乳铁蛋白基因5^'非翻译区潜在调控元件及蛋白质结合位点进行了预测,结果显示5^'非翻译区的突变引起了蛋白质结合因子的变化。     

人参euFUL基因的克隆与生物信息学分析

旨在研究人参(Panax ginseng C.A.Meyer)花的形成,根据GenBank数据库中基因片段设计特异引物,利用cDNA快速末端扩增方法(RACE),克隆了人参花中一个5'端部分缺失euFUL(命名为PgFu L)的编码区序列。获得的Pg FUL基因由867个核苷酸组成,编码212个氨基酸。生物信息学分析结果显示,PgFUL编码蛋白分子质量为24.64 k D,等电点p I5.80,不含信号肽,无跨膜区。二级结构中α-螺旋结构占60.19%、延伸链占5.21%、无规则卷曲占34.60%。序列比对和系统进化分析表明,PgFUL人参PgMADS protein3(BAK20018.1)的序列同源性为100%,与加拿大蝙蝠葛(AGX01589.1)相似度达95%,属于A功能基因中的eu FUL进化系。     

丙酮醛诱导细胞凋亡相关基因COX-VA的生物信息学分析

在用基因芯片技术检测丙酮醛诱导人牙周膜成纤维细胞凋亡的基因表达研究中,发现一个未知基因表现为显著下调,其名称是COX—VA,并推测该基因与细胞凋亡密切相关。因此利用生物信息学方法对COX—VA基因及其蛋白产物进行各种分析,发现COX—VA基因与细胞色素C氧化酶具有较高的相似性。COX—VA在细胞中低表达与丙酮醛造成线粒体DNA损伤所引发的细胞凋亡相关。     

水稻AT-hook基因家族生物信息学分析

AT-hook是一种小型的DNA结合蛋白基序, 在哺乳动物非组蛋白染色体的高移动组蛋白(HMG-I/Y)中首次发现。对其它生物的研究表明, AT-hook蛋白在染色质结构组装、靶细胞特异性结合、转录调控和生长发育的调控中发挥重要作用。利用生物信息学方法, 从水稻(Oryza sativa)基因组中鉴定出了45个编码AT-hook蛋白的基因, 并对这些基因的系统进化、染色体定位及其编码蛋白的结构和功能等进行了系统的生物信息学分析。结果表明, 水稻AT-hook蛋白的结构和特性分化不显著; 45个水稻AT-hook基因可划分成5个亚族; 染色体复制是基因家族成员扩增的进化途径之一。基因数字表达分析结果显示, AT-hook基因主要在水稻幼穗中表达, 并通过qRT-PCR验证了部分基因的数字表达结果。     

高粱SUT基因家族的生物信息学分析

蔗糖转运蛋白(sucrose transporters,SUTs)属于跨膜转运蛋白,大多数参与蔗糖的吸收和转运。迄今为止,对高粱蔗糖转运蛋白知之甚少,为进一步研究高粱蔗糖转运蛋白家族(SbSUTs),本研究利用生物信息学方法对SbSUTs的6个成员(编号SbSUT1~SbSUT6)进行蛋白理化性质、基因结构、蛋白结构、同源性及系统进化树构建等分析。结果表明:SbSUTs是一种无信号肽、定位于质膜和叶绿体类囊膜上的疏水性膜蛋白;SbSUTs均具有GPH结构功能域,是高度保守的蛋白;α-螺旋和无规卷曲是主要的二级结构元件,其三级结构较为相似。本研究为探究SbSUTs蛋白家族在高粱的蔗糖吸收及转运中的功能提供理论依据。     

猪源冠状病毒TGEV中国分离株纤突蛋白生物信息学分析

以猪源冠状病毒(Porcine coronavirus) TGEV 纤突蛋白基因序列为基础,利用生物软件对TGEV中国分离株纤突蛋白进行N-糖基化位点、跨膜螺旋、进化树、二级结构及抗原位点的预测和分析.结果显示所有TGEV毒株可分为3个基因型,4株中国分离株分别归属于以上3个基因型,属于Ⅰ型的中国株TSX在跨膜螺旋的氨基酸及二级结构上与其他中国株有明显的差异,而同属于Ⅲ型中国毒株SC-Y和TH- 98在跨膜螺旋的氨基酸及二级结构上非常接近,而所有中国分离株抗原表位没有明显差别,表明TGEV在中国没有显著的变异.     

葡萄SBP基因家族生物信息学分析

SBP(squamosa promoter binding protein,SBP)基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,广泛参与植物生长、发育以及多种生理生化反应的信号传导。葡萄是继拟南芥、水稻和杨树之后完成全基因组测序的第四种开花植物,因此葡萄逐渐成为分子生物学研究的重点对象,进行葡萄基因组信息挖掘与分析对于葡萄功能基因组学的发展具有重要意义。本文利用生物信息学方法对葡萄家族45条SBP蛋白序列的系统发生和SBP基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的SBP基因家族之间的联系。结果显示这45条蛋白序列与拟南芥16个SBP基因蛋白序列一起分成了3个亚族,说明拟南芥与葡萄SBP基因间具有较高的保守性;进一步的基因组定位结果发现其分布在14条染色体上,较拟南芥在染色体上的分布更为分散。研究还发现不同亚家族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;而二级结构预测结果发现,41条氨基酸序列以随机卷曲为主要组成部分,这与拟南芥相似,且45条氨基酸序列三维结构十分相似。本文实验结果均为葡萄SBP基因家族的进一步功能分析提供了重要研究基础。