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。     

淀粉酶的同源性研究

对α－淀粉酶、麦芽四糖淀粉酶和葡萄糖淀粉酶进行的氨基酸序列比较表明,它们之间的氨基酸等同性相当低。本文在对这三种淀粉酶的氨基酸残基进行疏水性分析的基础上,采用国际上近期发展的疏水簇分析方法对这三种淀粉酶的氨基酸序列进行了二维描述,其结果清楚地显示了它们之间的同源性差异。这也被测定的三维结构所证实。这一研究结果表明,与蛋白质三维结构密切相关的蛋白质的二级结构及其相互配置主要取决于蛋白质序列中不同类型氨基酸残基的排列。     

基于统计CPG岛的基因预测方法

随着以功能基因组学和蛋白质组学为主要研究内容的后基因组时代的来临,人们面对着生物信息的数据呈指数增长,如何通过有效的计算方法由核酸和蛋白质的序列推导出它们的结构和功能,特别是识别DNA序列中编码蛋白质的基因预测问题是迫切需要解决的研究课题之一.本文在CpG岛对研究基因编码的特殊生物意义下,通过三种方法确定CpG岛的位置,并在此基础上,结合一种新的DNA序列字母向量,利用信息熵离散量预测基因序列,提高了识别基因编码的效率,而且计算的时间有显著的减少.     

蛋白质折叠和分子伴侣

一个有活性的蛋白质分子不但有特定的氨基酸序列,还处于特定的由氨基酸序列决定的三维空间结构。三维结构的完整性受到干扰,生物活性也会发生变化：有时即使只是轻微的破坏,都可能导致其生物活性全部丧失。所以蛋白质的生物功能是与其三维空间结构密切联系在一起的。     

千里光泛素(Ubiquitin)基因生物信息学与功能分析

为阐明泛素(Ubiquitin)在高等植物中结构与功能的关系,从千里光全长cDNA文库中分离到泛素基因,采用生物信息学方法对其进行系统分析.碱基序列和系统进化树结果显示,千里光泛素基因与果子蔓泛素基因的核苷酸序列(GenBank登录号:GQ890686.1)的同源性最高(87％);尽管碱基位点出现较大的变异,但高度保守氨基酸序列结果提示,泛素的保守位点对维持蛋白质结构和功能发挥关键作用;蛋白质的理化性质、三维结构预测与亚细胞定位结果表明,作为辅酶,泛素主要参与高等植物细胞的信号转导、转录调控和物质转运等功能.     

肽链的折叠方式不是蛋白质多样性的直接原因

从蛋白质的分子结构、翻译后的蛋白质质量控制、蛋白质结构预测方法 3个方面阐述肽链的折叠方式不是引起蛋白质结构和功能多样性的直接原因:在氨基酸序列确定的情况下,肽链的折叠方式是保守的;肽链一旦折叠错误,蛋白质质量控制系统会对其进行纠正或降解清除,若质量控制失败,错误折叠的蛋白质便会引起疾病;从氨基酸序列出发利用分子力学模拟方法和建模软件预测蛋白质三维构象的研究技术侧面印证了氨基酸序列确定的肽链其折叠方式具有保守性。     

蛋白质的化学修饰

蛋白质种类繁多,结构各异,各有不同的功能,是生命活动不可缺少的重要角色,在疾病的治疗上有着广泛的应用。天然蛋白质在有其重要功能的同时,也有一些人们不希望有的缺点,如有抗原性,功能单一,半衰期太短等。为寻找理想的药用蛋白,人们试图对现有的蛋白质进行改造,这种改造主要有两种方式:一是通过基因工程的手段,改变蛋白质的编码基因,使蛋白质的氨基酸序列乃至空间结构发生改变,从而达到改变蛋白质性质和功能的目的;另一种方法是通过化学修饰来改变蛋白质的性质和生物学特性。虽然DNA技术     

蛋白质折叠、动力学以及蛋白质-配体结合的物理化学基础

蛋白质是生物体的重要组成部分并参与细胞内几乎所有的生物学过程.随着越来越多物种基因组序列的测定,准确理解基因产物的功能并探索蛋白质功能多样性的原因,已经成为当前的研究热点.为了研究蛋白质的功能,已有大量蛋白质的静态三维结构被测定.但是,蛋白功能最终受其动力学行为所控制,这包括折叠过程、构象波动、分子运动以及蛋白质-配体相互作用等.基于自由能图谱理论,本文深入讨论了蛋白质动力学的底层物理化学机制,并回答了以下问题:蛋白质为什么能够折叠、以及如何折叠成其天然三维结构?为什么蛋白质的动力学特征是固有的?其动力学行为如何控制蛋白质的功能?讨论结果将有助于后基因组时代生命科学研究中蛋白质结构-功能关系的理解.     

牦牛hnRNP K基因的克隆及序列分析

为研究hnRNP K基因的生物学功能及其在牦牛中的特异性,利用RT-PCR和粘性末端连接法,分两段克隆了牦牛hnRNP K基因cDNA序列。序列分析结果表明,牦牛hnRNP K基因cDNA序列长11706bp,开放阅读框(ORF)长1389bp,编码463个氨基酸。序列比对结果表明,牦牛与黄牛hnRNP K cDNA序列的同源性达99.1%,编码的氨基酸同源性达到97.0%;在牦牛氨基酸序列中有15个突变。通过同源建模的方法成功构建了牦牛hnRNP K蛋白质三级结构,结果表明牦牛hnRNP K属于A型结构,而黄牛hnRNP K蛋白属于B型结构,其差异是由第459-463位氨基酸序列由"ADVEG"突变为"SGKFF"所致。乙酰化分析结果显示,牦牛hnRNP K对基因转录的影响水平跟黄牛是一致,表明不同物种hnRNP K功能的差异可能跟其氨基酸序列的差异有关。成功克隆的牦牛hnRNP K基因的cDNA序列为进一步分析该基因的功能提供参考。     

从胰岛素研究看等构相互作用在分子识别中的作用

蛋白质分子识别的结构基础是蛋白质的三维结构或折叠,其信息存在于氨基酸序列中。在比较功能已知或未知蛋白质的结构同源性时,常常是根据氨基酸残基的疏水性或亲水性。胰岛素定位突变的研究显示出了“等构相互作用”＾＃在考虑蛋白质同源性中的重要性。“等构相互作用”这一概念使得蛋白质结构与功能研究的视野更加开阔,同时在制药工业中开发多肽与蛋白质的类似物或模拟物有更多的选择。     

玉米大斑病抗性基因Ht1定位区域内候选序列的生物信息学分析

为获得玉米大斑病抗性基因Ht1候选序列, 文章采用生物信息学方法对与玉米大斑病抗性基因Ht1紧密连锁的分子标记umc22和umc122定位区域内候选序列进行了分析, 其中得到的63条ORF序列中有14条序列可编码蛋白质结构域。将14条核苷酸酸序列预测出的氨基酸序列与已克隆的24条抗性基因编码氨基酸序列进行Blast比对及进化树构建。结果发现, 候选序列gpm565a具有植物抗性基因编码产物的高度保守结构域, 而且与抗性基因Xal相似性高、亲缘关系近, 推测可能与抗性基因Ht1有关。其他候选序列由于不具有植物抗性基因编码产物的高度保守结构域或者相似性低、亲缘关系远等原因, 不能确定与抗性基因Ht1有关。通过对候选序列gpm565a进行二级结构及三维结构分析, 发现有大量构成蛋白质特异功能结构组件的无规则卷曲存在, 推测gpm565a可能是Ht1功能域的一部分。     

蛋白质卷曲研究进展(上)

对于简单的球状蛋白来说,它形成天然态有活力的空间结构的信息都包含在氨基酸序列之中.理论上讲,从一级结构预测空间结构进而推测出蛋白质生物功能是可行的.但到目前为止,这条路尚未走通.原因之一是用一维信息编码三维结构的过程十分复杂.这个过程就称为蛋白质卷曲.文章介绍了蛋白质的体外和体内卷曲以及卷曲的起始等方面近年的研究状况.     

溶藻弧菌耐药基因qnr的克隆及生物信息学分析

[目的]克隆溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)喹诺酮类耐药基因qnr并分析其蛋白结构,为研究该蛋白的生物学功能奠定基础。[方法]根据NCBI上公布的相关序列设计qnr基因特异性引物,利用PCR方法扩增基因序列,进行DNA测序及生物信息学分析。[结果]从溶藻弧菌染色体上获得qnr基因大小为651 bp,编码216个氨基酸,进化分析可知其与副溶血弧菌有很近的亲缘关系,二级结构分析含有五肽重复序列,三维结构与大肠杆菌质粒上的qnr蛋白空间结构极为相似。[结论]通过对蛋白质序列分析和结构预测,初步确定该基因为喹诺酮耐药基因,为水产细菌的耐药机制研究奠定基础。     

杨树木质素合成酶CCR基因的序列分析及蛋白结构预测

利用RT—PCR从欧美杨107次生木质部中克隆出-961bp的CCR基因片段。通过生物信息学软件对该序列的核苷酸序列、拟翻译的氨基酸序列的疏水性、残基带电量及表面暴露区、蛋白质二级结构、亚细胞定位及三维结构等进行了初步分析预测。结果表明该CCR基因含一个编码301个氨基酸的完整开放阅读框,其成熟蛋白为亲水性的、主要存在于细胞膜,具有大多数植物CCR蛋白普遍存在的KNWYCYGK的保守性基序,其二级结构中共包含12个α螺旋,20个β折叠,11个卷曲,并构建了其三维结构图。     

牦牛ZP3基因的克隆及蛋白质结构的预测

本研究对牦牛ZP3基因的编码区进行了克隆,在此基础上对ZP3蛋白的分子结构预测,为研究牦牛受精生物学提供基础。根据GenBank中普通牛的ZP3核苷酸序列设计特异性引物,以牦牛卵巢组织总RNA为模板,通过RT-PCR技术扩增牦牛ZP3基因cDNA序列(GenBank登录号为GQ856646),利用DNAMAN生物软件进行核苷酸和氨基酸序列分析、蛋白质专家系统ExPASy进行ZP3蛋白质分子结构预测。结果表明,扩增出的牦牛ZP3基因编码序列长1 266 bp,编码421个氨基酸。牦牛与牛、猪、狗、人、鼠和鸡ZP3基因核苷酸相应序列的同源性分别为98.42%、96.73%、79.67%、78.71%、69.15%和56.61%,氨基酸同源性分别为98.10%、83.85%、74.24%、70.26%、62.62%和46.12%,符合物种进化规律。预测的ZP3蛋白二级和三级结构显示它是一个具有22个氨基酸信号肽的亲水性β-桶状跨膜蛋白。牦牛ZP3基因编码区的成功克隆,为进一步研究该基因的结构与功能及其在受精过程中的作用提供了基础。     

千里光脂肪醛脱羰基酶(CER1蛋白)的保守基序(CSM)与功能结构域分析

基于已构建的千里光全长c DNA文库,克隆其脂肪醛脱羰基酶基因(Gen Bank No.:KT895253),并进一步分析该基因所编码蛋白质(CER1蛋白)的氨基酸保守基元序列(conserved sequence motif,CSM)和蛋白质功能结构域的关系。蛋白质一级结构分析发现,千里光CER1蛋白由623个氨基酸残基组成;进化树和序列比对结果提示SH-片段和LH-片段这两个富含His的保守基元序列在不同物种中表现出高度保守性;3-D结构预测结果表明,高等植物CER1蛋白水合状态下具有高效的底物结合能力和脂肪醛脱羰基的催化效率。因此,根据脂肪醛脱羰基酶氨基酸保守基序对蛋白质功能域的决定作用,推测CER1蛋白的保守结构域是形成底物结合部位和酶催化活性中心的结构基础。     

千里光肌动蛋白基因（Actin）的生物信息学及功能分析

肌动蛋白（Actin）是广泛存在于高等植物中的组成型表达蛋白质,与细胞分裂、细胞运动、细胞信号转导等功能密切相关。为明确肌动蛋白性质与功能的关系,本研究从千里光全长cDNA文库中分离得到Actin基因。序列分析结果表明：该基因长度为1 481 bp,编码360个氨基酸残基的多肽,与甘草Actin基因编码的氨基酸序列（GenBank登录号：ABW71681.1）的同源性最高,达96%;预测蛋白质的分子量为40.02 kDa,理论等电点为5.85;结构分析发现,螺旋结构和无规则卷曲构成Actin二级结构的主要组分;三级结构预测发现,Actin具有4个结构域;蛋白系统发生树发现,与甘草和鹰嘴豆的亲缘关系较近。本研究认为,高等植物Actin可能参与基因的转录调控,其氨基酸突变位点未对功能结构域产生影响。     

苏太猪ELOVL7基因的生物信息学分析

不同于人、鼠等物种ELOVL7基因的高相似度,不同品种的猪ELOVL7基因相似度较低。为了探究该基因的特性,本研究运用生物信息学的方法对苏太猪ELOVL7基因及其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、功能预测以及磷酸化位点等进行预测分析。结果表明：在苏太猪中,ELOVL7全长2 324 bp,编码区为846 bp,共编码281个氨基酸。其结构稳定,分子量为33 387.4 Da,带正电荷,偏碱性。该基因所编码的蛋白质最可能位于细胞膜上,主要的功能是运输和结合,为跨膜、非分泌型疏水蛋白质,含有1个GNS1/SUR4家族的保守结构域,并有15个丝氨酸激酶、15个苏氨酸激酶和20个酪氨酸激酶潜在磷酸化位点。α螺旋是ELOVL7二级结构和三级结构中最主要的结构元件。另外ELOVL7与大部分物种的氨基酸序列相似性达90%以上,且亲缘关系较近。分析ELOVL7基因及其氨基酸序列的特征,能够为进一步挖掘该基因内的突变对长链脂肪酸表型的影响以及合成、代谢机理提供分子依据。     

氨基酸残基可及性与蛋白质家族成员结构的保守性

本文在细胞色素ｃ族蛋白和免疫球蛋白家族中一些蛋白质片段的序列比较和分析的基础上,通过计算其氨基酸残基的可及性,对残基可及性与蛋白质序列及其三维结构的保守性之间的关系进行了分析和探讨。结果表明,序列中凡是保守的残基,其可及性都较低,而且这些低可及性的保守性残基与维持蛋白质特有的三维结构相关。作者认为,同一家族的蛋白质中,在进化上相距较远的各成员之间,结构的保守性主要是体现在其三维结构上;序列中的保守