人线粒体转录延伸因子蛋白结构与功能的生物信息学分析

[目的]基于生物信息学方法分析人线粒体转录延伸因子TEFM蛋白的结构和功能。[方法]检索Uniprot数据库中人线粒体转录终止因子TEFM蛋白的氨基酸序列,利用生物信息学方法对人TEFM的理化性质、物种间的蛋白质同源性、跨膜区、亲水性/疏水性、亚细胞定位、蛋白质二级结构、保守结构域、蛋白质三级结构、蛋白质相互作用进行预测与分析。[结果]人TEFM全长360个氨基酸,理论等电点9.39,属于TEFM蛋白超家族,不含跨膜区,属于亲水蛋白;人TEFM含有一个保守的螺旋-发夹-螺旋(HHH_3)结构域,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,三维建模空间结构与二级结构预测结果相符,进一步分析建模结果可靠。与人TEFM相互作用的蛋白质均为线粒体DNA转录因子或线粒体RNA聚合酶。[结论]人TEFM具有线粒体转录延伸因子蛋白超家族的典型结构,生物信息学分析结果对深入研究人TEFM在线粒体基因转录调控中的作用具有一定的理论指导意义。     

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。     

小鼠富亮氨酸重复结构蛋白Lrig2 基因、蛋白结构及组织定位分析

目的:分析小鼠富亮氨酸重复结构蛋白家族成员Lrig2的基因与蛋白的结构,明确其组织分布和定位,并对其功能进行初步预测。方法:利用生物信息学分析技术对小鼠Lrig2基因的染色体定位、蛋白结构进行分析预测;通过RT-PCR、mRNA原位杂交技术检测Lrig2基因在小鼠不同组织中的表达定位;通过系统进化树分析Lrig2与其他Lrrs蛋白家族成员的同源性。结果:生物信息学分析显示,Lrig2是一种跨膜蛋白受体,是Lrrs蛋白超家族成员之一,胞外区含有15个Lrr模序、3个免疫球蛋白样结构域,存在单一的跨膜结构域;Lrig2在小鼠的多个组织中表达,其中在胸腺、脾脏等组织中表达较强;系统树分析显示,Lrigs蛋白是sLrPs超家族成员,是一种跨膜蛋白受体。结论:Lrig2在免疫组织中表达较强,推测其可能在肿瘤免疫应答进程中发挥重要的效能。     

柞蚕蛹解除滞育过程中海藻糖合成酶基因的表达变化

【目的】克隆柞蚕Antheraea pernyi海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase,TPS)基因,并对其进行组织表达分析,探讨该基因在柞蚕滞育蛹解除滞育过程中的表达规律,为阐明柞蚕滞育期间碳水化合物代谢规律与蛹滞育解除的关系提供数据支持。【方法】利用PCR及3'RACE技术从柞蚕幼虫脂肪体组织中克隆得到TPS基因,并进行生物信息学分析;RT-PCR检测该基因在柞蚕幼虫各组织中的表达分布,进一步采用Real-time PCR分析柞蚕滞育蛹解除滞育过程中该基因在脂肪体组织和血淋巴中的表达量变化。【结果】克隆获得柞蚕海藻糖合成酶基因并命名为ApTPS。其开放阅读框长2 487 bp,编码828个氨基酸,蛋白预测分子量为93.19 k D,等电点(p I)4.61;无信号肽,无跨膜区。蛋白质亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞质中;蛋白质结构域分析表明,ApTPS有两个保守功能区:TPS(第22-497位氨基酸)和TPP(第532-772位氨基酸)。组织特异性分析表明,ApTPS基因在柞蚕幼虫脂肪体中表达量最高;柞蚕解除滞育过程中,ApTPS在脂肪体和血淋巴中的表达量均有所升高,且显著高于对照组(P0.05),但血淋巴中表达量的升高滞后于脂肪体。【结论】结果提示ApTPS参与了柞蚕蛹滞育中碳水化合物代谢调控并在其中发挥重要作用,与柞蚕蛹滞育解除关系密切。     

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.     

荔枝果实酸性转化酶LcSAI生物信息学和表达分析

酸性转化酶作为蔗糖代谢中的关键酶,在还原糖积累型荔枝中表达及酶活性显著高于蔗糖积累型荔枝。为了全面了解酸性转化酶的生物学特征,该文通过运用生物信息学方法对荔枝果实酸性转化酶LcSAI基因的基本理化性质、蛋白二级结构、亲水性/疏水性、跨膜结构域、信号肽、磷酸化位点、保守结构域、系统进化进行系统的分析;利用qRT-PCR技术对LcSAI在'妃子笑'不同组织和果实不同发育阶段进行表达分析。结果表明:(1)荔枝果实酸性转化酶为定位于液泡的亲水性不稳定蛋白,无信号肽,其蛋白的二级结构主要有无规则卷曲和延伸链构件,并散布于整个蛋白;(2)在N-端含有一个跨膜区,包含两个保守结构域,位于N-端的Pfam DUF3357结构域和Glyco_32结构域,属于糖基水解酶基因家族32超家族;(3)系统进化分析结果显示LcSAI与龙眼酸性转化酶基因同源,不同组织间LcSAI表达水平为雄花根嫩茎种子嫩叶雌花果皮老叶,果实不同发育阶段LcSAI表达具有特异性。该研究为深入研究LcSAI果实酸性转化酶基因调控蔗糖代谢途径机理提供数据依据。     

光滑鳖甲肽聚糖识别蛋白的生物信息学分析

[目的]预测光滑鳖甲肽聚糖识别蛋白的结构与功能。[方法]采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的基本理化性质、疏水性、信号肽、二级结构和亚细胞定位等方面进行预测和分析,同时构建其编码产物的系统进化树。[结果]此蛋白的理论分子量为21.882 k D,包含一个由20个氨基酸组成的信号肽,属亲水蛋白,分泌到胞外发挥作用,可能具有信号转导和响应胁迫与免疫反应的功能,与赤拟谷盗的同源性最高,具有能够与肽聚糖结合的保守的PGRP结构域和一个Ⅱ型酰胺酶结构域。[结论]光滑鳖甲肽聚糖识别蛋白Ap PGRP-FD1基因克隆成功,生物信息学分析及结合蛋白质结构与功能预测可为深入研究ApPGRP-FD1提供理论指导。     

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。     

斑马鱼TATA结合蛋白的生物信息学分析

斑马鱼TATA结合蛋白(TBP)是转录过程中的重要起始因子。利用生物信息学方法对斑马鱼TBP的理化性质、物种间同源性、保守结构域、跨膜区、亲水性/疏水性、蛋白质二级结构、蛋白质三级结构、蛋白质相互作用进行预测分析。分析表明,斑马鱼TBP全长302个氨基酸,等电点9.8,属于TATA结合蛋白超家族,不含跨膜区,属于亲水蛋白;二级结构以无规则卷曲为主,含5个α螺旋区和8个β折叠区,三维建模空间结构可信度98.9%,进一步分析建模结果可靠;与斑马鱼TBP相互作用的蛋白质均为转录因子或TFⅡD复合物组分。分析结果对于深入研究斑马鱼TBP在基因转录中的作用具有一定的理论指导意义。     

Deafl的功能结构域分析和预测

目的分析转录因子Deafl的功能结构域并预测其功能。方法利用现有的数据库和软件对Deafl的转录因子结构域,核定位信号及和输出信号进行分析和预测。结果Deafl含有一个保守的SAND结构域及一个能介导蛋白质一蛋白质相互作用的MYND结构域;有核定位信号和核输出信号;在其N端还有一个富含丙氨酸结构域。结论Deafl除有典型转录因子必需的功能结构域之外,可能还有不止一个结构域能介导与其它蛋白质因子的相互作用,这对Deafl调控外周组织抗原表达至关重要。     

山杏油体蛋白基因PsOLE4克隆及其调控油脂累积功能分析

油体蛋白OLE在植物油脂合成累积中具有重要调控作用。依据山杏(Prunus sibirica)不同发育阶段种子的mRNA转录组测序数据,注释获得5个具有完整开放阅读框和典型保守结构域oleosin的油体蛋白OLE家族基因,通过差异转录谱分析及RT-qPCR检测,确定与山杏种子发育及油脂累积密切相关的高表达PsOLE4基因为研究对象,克隆该基因并进行生物信息学分析、组织特异表达检测、亚细胞定位分析、遗传转化拟南芥及其种子油脂含量和脂肪酸组分测定等研究。结果显示,PsOLE4基因全长序列为378 bp,可编码含125个氨基酸且分子量为13 kD的蛋白。该蛋白为疏水性无信号肽的非分泌蛋白,含有18个磷酸化位点、2个跨膜结构域和1个高度保守的脯氨酸结(PX₅SP₃P)结构域,定位于细胞膜上。PsOLE4基因在山杏种子中的表达量显著高于茎、叶及果实,而且PsOLE4基因表达可有效促进转基因拟南芥种子的脂肪酸含量提高与油脂累积,表明山杏PsOLE4基因具有种子表达特异性,对油脂累积具有重要调控作用。研究结果为后续开展山杏种子PsOLE4功能鉴定及应用奠定...     

小鼠富亮氨酸重复结构蛋白Lrig2基因、蛋白结构及组织定位分析

目的：分析小鼠富亮氨酸重复结构蛋白家族成员Lrig2的基因与蛋白的结构,明确其组织分布和定位,并对其功能进行初步预测。方法：利用生物信息学分析技术对小鼠Ln萨基因的染色体定位、蛋白结构进行分析预测;通过RT-PCR、mRNA原位杂交技术检测Lrig2基因在小鼠不同组织中的表达定位;通过系统进化树分析“薛与其他Lrrs蛋白家族成员的同源性。结果：生物信息学分析显示,H薛是一种跨膜蛋白受体,是Lrrs蛋白超家族成员之一,胞外区含有15个m模序、3个免疫球蛋白样结构域,存在单一的跨膜结构域;Lrig2在小鼠的多个组织中表达,其中在胸腺、脾脏等组织中表达较强;系统树分析显示,Lrigs蛋白是sLrPs超家族成员,是一种跨膜蛋白受体。结论：Lrig2在免疫组织中表达较强,推测其可能在肿瘤免疫应答进程中发挥重要的效能。     

卵巢癌肝转移灶高表达基因SFT2D1的生物信息学分析

目的:研究肿瘤原发灶和转移灶的基因表达差异,并采用生物信息学方法对一条卵巢癌肝转移灶高表达基因SFT2D1进行初步分析。方法:分别将卵巢癌原发灶和肝转移灶组织标本mRNA用Cy3-dUTP和Cy5-dUTP标记后与表达谱芯片杂交,通过信号扫描、处理后获得两者的表达差异基因。并用生物信息学方法对一条无功能研究的新基因SFT2D1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、亚细胞定位、蛋白质功能域等信息。并对多物种中的相似性蛋白进行了系统进化分析。结果:表达谱芯片发现了共272条差异表达基因。对新基因SFT2D1的上述性质进行了有效的预测,基本明确了该基因编码蛋白为一内质网跨膜蛋白,可能参与肿瘤转移相关蛋白的合成与加工。结论:表达谱芯片技术是一种研究肿瘤转移基因表达差异的有效的高通量研究方法。通过生物信息学分析,表明新基因SFT2D1是一个有肿瘤转移研究价值的新靶点。     

新基因人MOB cDNA的克隆与功能分析

人MOB基因被认为是在脑组织中高表达的5次跨膜而功能未知的膜蛋白.从胎儿和成人肾脏消减杂交cDNA文库中获得了一条新的表达序列标签（expressed sequence tag,EST）序列,该序列对应于功能未知的MOB基因.利用生物信息学分析工具和分子生物学技术,从胎儿肝脏中成功地克隆了人MOB基因cDNA序列,同时也获得了含有完整开放读码框的大鼠和鸡MOB的电子全长序列.人MOB基因定位于10q11.1～11.2之间,含有一个1 242 bp的开放阅读框,第415位开始的ATG可能是翻译起始位点.核酸序列相似性搜索发现,其他种属中存在与之高度相似的EST序列,如爪蟾（79%）、羊（87%）、猪（94%）、牛（93%）.蛋白质序列相似性搜索发现,人MOB与大鼠、小鼠和鸡MOB有97%、97%、91％的相似性,与其他一些不同种属来源的假想蛋白有45%～73%的相似性.不同物种之间MOB基因核酸和蛋白质序列的高度相似说明,MOB是进化上高度保守的蛋白质.保守结构域分析发现,人、小鼠、大鼠和鸡MOB结构域组成完全一致,N端均与不育α基序（sterile alpha motif,SAM）结构域显著匹配,随后出现匹配显著性稍差的几个结构域.核酸和蛋白质序列的保守性提示,除N端约70个氨基酸组成SAM结构域外,其余的保守氨基酸可能形成一个新的保守的MOB结构域.表达谱分析表明,人MOB基因在所有被检组织和细胞中都表达.亚细胞定位研究显示,人MOB广泛表达于细胞内,主要在细胞核.DNA含量测定结果表明,人MOB基因过表达并不影响HeLa细胞的细胞周期和凋亡.总之,人MOB蛋白是一个在多种组织和细胞中广泛表达、细胞内广泛分布、进化上十分保守的蛋白质,可能通过特定蛋白质之间的相互作用,参与多种发育过程的调节.其过表达不影响HeLa细胞的周期和凋亡.     

人转录因子FoxM1B的生物信息学分析

目的:分析预测人转录因子FoxM1B启动子及蛋白结构和功能。方法:运用生物信息学软件对人FoxM1B基因的启动子区域及其蛋白的理化性质、跨膜区、信号肽和亲疏水性进行预测分析;利用软件模拟生成人FoxM1B蛋白质的三级结构图像,了解与其相互作用的蛋白网络。结果:采用生物信息学软件预测出人FoxM1B基因5'侧翼存在转录起始位点及启动子,且启动子(1300~1900bp)的侧翼有1个CpG岛。人FoxM1B蛋白是亲水性蛋白,且不包含跨膜结构域和信号肽;在二级结构中,无规卷曲是其主要折叠方式,模拟生成蛋白质三级结构图像与二级结构预测一致。人FoxM1B蛋白与CCNB1、CCNA2、MYBL2、CDK1和PLK1等蛋白存在相互作用,可能通过这些蛋白参与细胞周期和DNA损伤修复过程。结论:对人FoxM1B基因及其编码蛋白的性质、结构和互作蛋白等进行了预测分析,为后续实验研究提供了依据和线索,奠定了重要的信息基础。     

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。     

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。     

凝结芽胞杆菌IPE22中乳酸脱氢酶基因的克隆表达与特征分析

Bacillus coagulans IPE22是一株重要的乳酸生产菌,对其乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)基因进行克隆、表达和生物信息学分析十分必要。以B.coagulans36D1序列信息(Gen Bank:CP003056.1)设计引物,PCR扩增获得B.coagulans IPE22中LDH(Bc-LDH)基因,构建重组表达质粒并转化Escherichia.coli BL21(DE3)中进行诱导表达,针对Bc-LDH的氨基酸序列进行生物信息学特征分析。经基因片段核酸电泳分析和SDS-PAGE电泳验证,Bc-LDH基因成功实现克隆表达。Bc-LDH为等电点5.41的亲水性蛋白质,具有多个糖基化和磷酸化位点,二级结构以不规则卷曲,α-螺旋和延伸链为主要结构元件。Bc-LDH具有NADB-Rossmann和Ldh-1-C超家族功能结构域,包含23个氨基酸组成的跨膜结构域,且不同乳酸生产菌中LDH均具有高度保守的活性位点。蛋白质相互作用预测显示,Bc-LDH与细胞内丙酮酸激酶和NAD结合苹果酸蛋白的互作最为密切。     

基于生物信息学方法分析人CREB结合蛋白的结构与功能

为了预测分析人CREB结合蛋白(CREB-binding protein,CBP)的结构和功能。本研究利用生物信息学相关数据库及软件对人CBP蛋白的理化性质、保守性、亚细胞定位、信号肽、跨膜结构域、二级结构、三级结构、相互作用蛋白及功能进行预测。结果表明,人CBP蛋白是一种定位于核内的不稳定亲水性蛋白质,无跨膜区和信号肽。其二级结构以无规卷曲和α-螺旋为主,并且该蛋白质HAT结构域在各物种间高度保守,推测与其酶活性密切相关的氨基酸残基为Tyr1433、Leu1434、Asp1435、Arg1664。此外,人CBP蛋白能够与TP53、CREB1、NCAO3等多种转录因子或转录辅激活因子发生相互作用,主要参与转录调控、细胞分化、组织发育、信号转导及细胞凋亡等生物学过程。本研究为进一步研究CBP在恶性肿瘤发生发展中的作用机制提供了理论依据。     

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。