黑曲霉NRRL3135 bgl基因的克隆及序列分析

利用RT-PCR技术从黑曲霉菌株NRRL3135中扩增了β-葡萄糖苷酶(BGL)基因的全长cDNA序列,被命名为bgl3135(GenBank登录号:FN430671)。对该基因编码的BGL进行了同源性分析并预测了其三维构象。试验结果表明,bgl3135的全长cDNA为2598bp,含有一个2583bp的开放阅读框(ORF),编码一个长度为860个氨基酸残基的蛋白质。同源性分析表明,该基因编码的蛋白与来自黑曲霉As3.350和CBS513.88的BGL(GenBank登录号分别为DQ655704和XM_001398779)的相似性最高,其氨基酸序列同源性分别达99%。参照已发表的β-葡萄糖苷酶(BGL)的氨基酸保守序列,判断本研究所克隆的bgl基因属于糖苷水解酶基因家族3的成员。三维结构预测表明,该BGL的立体构象中存在20个α-螺旋和15个β-折叠,对构成和维持酶的底物识别和催化活性位点可能起着重要作用。     

苦荞黄烷酮3-羟化酶基因F3H的克隆及序列分析

为提高黄酮代谢途径中的关键酶活性,增加苦荞黄酮类化合物的合成量,根据已知植物的F3H基因同源序列,采用RT-PCR和RACE结合的方法,克隆了苦荞黄酮代谢途径中关键酶基因F3H,命名为FtF3H(GenBank登录号:FJ456858)。序列分析结果表明,FtF3H基因长1369bp,编码367个氨基酸,该氨基酸序列及其cDNA序列与葡萄、牵牛F3H等的同源性约80%。二级结构预测表明,随机卷曲是FtF3H蛋白最大量的结构元件,而α-螺旋和β-片层则散布于整个蛋白质中;三维结构建模预测FtF3H蛋白具有铁离子结合位点及2-O-酮戊二酸结合位点等F3H蛋白典型结构。     

鸳鸯茉莉查尔酮异构酶基因(CHI)cDNA的克隆与生物信息学分析

采用RT-PCR与RACE技术克隆了鸳鸯茉莉(Brunfelsia acuminata)花瓣中查尔酮异构酶基因(CHI)的全长cDNA,GenBank登录号为JN887637。该基因全长1051 bp,含有1个792 bp的开放阅读框,编码263个氨基酸,为不稳定蛋白。对保守区功能区的分析,推导CHI蛋白具有查尔酮超级家族的保守结构域,二级结构预测显示其主要以α螺旋和β折叠为主。氨基酸同源性分析表明,鸳鸯茉莉CHI蛋白与矮牵牛(Petunia hybrida)、金花茶(Camellia nitidissima)、甜樱桃(Prunus avium)、芍药(Paeonia lactiflora)、牡丹(P.suffruticosa)、菊花(Chrysanthemum morifolium)等植物的同源性分别达到90%、89%、84%、85%、84%、80%。因此,CHI基因可能与鸳鸯茉莉的花色形成有关。     

芒果APl同源基因的克隆及其生物信息学分析

我们采用RT-PCR方法克隆了2个APl同源基因全长cDNA,分别命名为MAPl-1(GenBank accession No.FJ529206)和MAPl-2(GenBank accession No.FJ529207).MAPl-1编码247个氨基酸,开放阅读框长度为741 bp,蛋白质分子量为28.54kD,等电点为8.31;MAPl-2编码248个氨基酸,开放阅读框长度为744 bp,蛋白质分子量为28.78 kD,等电点为8.70.同源性分析表明,它们的核苷酸序列与其它木本植物APl同源基因的一致性为72%～81%.实验分析表明,MAPl-1和MAPl-2第1至第61个氨基酸含有一个MADS盒结构域,第88至第178个为K盒结构域;两个基因均定位于细胞核,且功能位点分布存在着不同,推测这两个基因在花器官发育过程中的功能存在差异.蛋白二级结构预测显示,MAPl-1蛋白有12个a-螺旋,4个β折叠区,14个β-转角;而MAPl-2蛋白有11个a-螺旋,5个β折叠区,15个β-转角:其大多数氨基酸具有亲水性.本研究有助于进一步了解芒果的开花分子机理及成花的生物学发育阶段.     

药用植物灯盏花rbcL基因的克隆、生物信息学及适应性进化分析(英文)

目的:克隆药用植物灯盏花叶绿体rbcL基因,该基因编码二磷酸核酮糖羧化酶大亚基,并对该基因序列、蛋白质特性和适应性进化进行分析。方法:根据相关文献设计引物,利用PCR方法扩增并克隆完整rbcL基因序列,对rbcL蛋白进行结构建模和评价。结果:灯盏花rbcL基因长度为1 458bp,编码485氨基酸(GenBank登录号为KF482865)。通过与GenBank库中Erigeron tenuis氨基酸序列比较相似性超过95%。RbcL蛋白二级结构含有21个α-helices、7个β-sheets和一些卷曲。通过适应性进化分析在rbcL蛋白上有3个氨基酸正选择位点(76 E、131 Q和422 E)。结论:灯盏花rbcL基因的完整克隆有助于更深的研究灯盏花对特殊生境的适应,rbcL蛋白大亚基正选择位点的空间结构对于维持核酮糖结构具有重要的作用。     

棉铃虫β-微管蛋白基因cDNA序列的克隆与序列分析

β-微管蛋白是构成细胞骨架的重要组成性蛋白,对昆虫的蜕皮、器官形成等生长发育阶段均能产生重要影响。本文以棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)3日龄成虫为材料,利用RACE末端扩增技术克隆得到棉铃虫的β-微管蛋白基因的cDNA序列。序列分析表明:棉铃虫β-微管蛋白基因的cDNA序列包含1775个碱基,包括一个1347个碱基的开放阅读框,编码448个氨基酸组成的多肽。GenBank登录号:JF767013。同源性分析表明,棉铃虫的微管蛋白基因与本研究所比对其它昆虫的β-微管蛋白基因具有高度的同源性,达到90%左右。本研究克隆得到棉铃虫的β-微管蛋白基因的cDNA序列,对进一步深入研究该基因功能有重要意义。     

铁皮石斛蔗糖磷酸合成酶基因的克隆与原核表达

应用同源序列克隆法克隆了铁皮石斛蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因cDNA全长,并进行了原核表达分析,为进一步研究该基因的时空表达、功能分析及多糖合成机理提供理论依据。结果表明:(1)铁皮石斛SPS基因cDNA全长3 502bp,编码区3 186bp,GenBank登录号JF423929。该基因编码1 061个氨基酸,与文心兰的SPS基因氨基酸序列的一致性最高为93%,与其他科植物SPS基因的氨基酸序列的一致性均高于60%。(2)原核诱导表达结果显示,SPS基因在大肠杆菌中的重组蛋白分子质量约为118.7kD,其表达与序列分析推测的结论一致。(3)生物信息学分析表明,铁皮石斛SPS基因的二级结构包括了螺旋、β-折叠和无规则卷曲,是非跨膜结构的亲水性不稳定蛋白,有2个功能结构域,分别是蔗糖合成功能域及糖基转移功能域。     

高糖土壤微生物宏基因组文库的构建及β-葡萄糖苷酶基因鉴定

采用宏基因组技术构建了高糖土壤微生物的DNA文库,该文库约含9万个克隆,文库外源DNA总容量为3.1×10~9bp。利用活性筛选策略,对文库进行筛选,获得11个β-葡萄糖苷酶的阳性克隆,并对其中2个表达β-葡萄糖苷酶的克隆进行亚克隆和序列分析,获得两个编码新型β-葡萄糖苷酶的基因分别命名为:unbgl3A和unbgl3B。生物信息学分析表明:unbgl3A基因由2241个碱基对组成,unbgl3B基因由2292个碱基对组成。在核苷酸水平上,unbgl3A、unbgl3B与已知数据库中的β-葡萄糖苷酶基因没有任何相似性。在氨基酸水平上,与GenBank数据库中已知β-葡萄糖苷酶的相似性分别为73%和69%。     

南亚实蝇鞣化激素基因的克隆与表达分析

【目的】克隆南亚实蝇Zeugodacus tau鞣化激素基因,分析其分子特征及时空表达模式,为探索其生理功能奠定基础。【方法】利用同源克隆和RACE技术从南亚实蝇刚羽化成虫中克隆鞣化激素基因bursicon-α和bursicon-β的全长cDNA序列,并用邻接法(neighbor-joining method)与其他昆虫同源序列构建系统发育进化树。利用荧光定量PCR技术检测这两个基因在南亚实蝇不同发育阶段(卵、1-3龄幼虫、预蛹、蛹和刚羽化成虫)的表达特性。【结果】克隆获得南亚实蝇鞣化激素基因bursicon-α(GenBank登录号:MH421861)和bursicon-β(GenBank登录号:MH421862)。bursicon-α基因开放阅读框为551 bp,编码183个氨基酸;bursicon-β基因开放阅读框为467 bp,编码156个氨基酸。基于两个鞣化激素基因的氨基酸序列的系统发育树分析显示,南亚实蝇Bursicon-α与Bursicon-β均与瓜实蝇Zeugodacus cucurbitae的同源蛋白亲缘关系最近,且与其他双翅目昆虫的同源蛋白聚为一类,形成独立的分支。荧光定量PCR结果表明,两个基因在南亚实蝇各龄期均有表达,均在第5天蛹和刚羽化成虫翅伸展时期表达量最高。【结论】bursicon-α和bursicon-β基因在南亚实蝇不同发育阶段表达量不同,推测其在南亚实蝇成虫表皮鞣化和翅的形成中发挥着重要作用。本研究为进一步探索鞣化激素在南亚实蝇生长过程中表皮的骨化、翅的重建等方面的功能机制奠定了基础。     

牡丹二氢黄酮醇4-还原酶基因PsDFR1的克隆及表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是花色素苷合成途径中的关键酶,在植物花色的形成过程中起重要作用。本研究以牡丹品种‘彩绘’为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了一个牡丹DFR基因cDNA全长,命名为PsDFR1,GenBank登录号为HQ283448。序列分析结果表明,PsDFR1全长1242bp,包含一个长为1095bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白具有典型的DFR蛋白功能结构域,包括多个保守的短链脱氢/还原酶家族的特征位点,属于NADB_Rossmann超家族。氨基酸序列比对和系统进化树分析表明,PsDFR1与葡萄、棉花、毛果杨、梨等植物的DFR相似性都在75%以上。实时荧光定量PCR分析表明,PsDFR1在花色素大量积累的花瓣中表达量最高,其次是萼片和雄蕊,再次是叶片,在心皮中表达量最低。     

红纹黄单胞菌a-氨基酸酯水解酶的克隆、序列分析及热稳定性提高

【目的】克隆红纹黄单胞菌α-氨基酸酯水解酶基因全序列,对序列进行生物信息学分析,并提高酶的热稳定性。【方法】利用多聚酶链式反应(PCR)克隆α-氨基酸酯水解酶基因全序列;应用生物信息学软件对获得的基因序列及编码的蛋白序列进行分析;通过同源建模,预测红纹黄单胞菌α-氨基酸酯水解酶的三维结构;通过定点突变替换氨基酸序列中高度柔性的位点,提高该酶的热稳定性。【结果】从红纹黄单胞菌(Xanthomonas rubrillineans)中扩增得到α-氨基酸酯水解酶基因aeh(GenBank登录号JF744990),核苷酸序列长度1 917 bp,编码638个氨基酸。序列比对和同源性分析显示,该酶与白纹黄单胞菌Xanthomonas albilineans str.GPE PC73的肽酶及地毯草黄单胞菌Xanthomonas axono-podis pv. citri str. 306的戊二酰-7-氨基头孢烷酸酰化酶氨基酸序列相似性最高,分别为91%和83%,系统进化分析表明,该酶与白纹黄单胞菌Xanthomonas albilineans str. GPEPC73的肽酶亲缘性最高。基于预测的三维模型,对高度柔性的位点进行饱和突变,从282株突变体中筛选得到3株T50较野生型高5°C以上的突变体。【结论】对红纹黄单胞菌AEH的氨基酸序列分析有助于探索同源蛋白的进化过程。对高度柔性位点进行饱和突变的策略可以用于提高热稳定性。     

单增李斯特菌hfq基因的克隆及分子特征分析

目的:了解单增李斯特菌(Listeria monocytogenes,LM)SB5野毒株ncRNA伴侣分子hfq基因及其编码蛋白质的分子生物学特征。方法:利用PCR方法对hfq基因进行扩增、克隆及测序,对hfq基因分子特征进行分析,预测其编码蛋白质的二三级结构及功能活性位点,对其进行同源性及遗传变异分析。结果:LM hfq基因全长234 bp,编码77个氨基酸,对推导的Hfq氨基酸序列分析发现从N端到C端包含1个α-螺旋及5个β-折叠,具有RNA结合位点及六聚体结合位点。LM-SB5 hfq基因核苷酸序列与李斯特菌属各菌株同源率为94.5~100%,与其他种属细菌同源率为36.19~62.39%。结论:Hfq蛋白具有RNA的结合位点,可能在细菌ncRNA调节基因表达过程中发挥重要作用。     

核盘菌AROM蛋白的三级结构分析

核盘菌编码AROM蛋白的arom基因已经被克隆测序,本文根据该基因翻译的氨基酸序列用同源模建方法和从头模建方法分析了AROM蛋白各结构域的三级结构和功能位点,以及该蛋白二聚体可能的组装方式。结果表明,核盘菌AROM蛋白的脱氢奎尼酸合酶结构域进一步由N-端含有一个Rossmann折叠的α/β结构域和C-端的α螺旋结构域组成;5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶结构域则由两个相似结构域组成,每个结构域含有不同拷贝数的β折叠和α螺旋;莽草酸激酶结构域的N-端由三个β折叠组成;脱氢奎尼酸酶结构域为(α2β2)3多肽,在N-端有一对反平行的β链,在C-端有loop环;莽草酸脱氢酶结构域含有一个由α/β组成的催化结构域和一个含有Rossmann折叠的NADPH结合结构域。     

四川小麦地方品种AS1643中低分子量谷蛋白基因的克隆及其蛋白质的二级结构预测

根据小麦低分子量谷蛋白基因保守区序列设计引物P1/P2, 采用PCR法对四川小麦地方品种AS1643的基因组DNA进行扩增, 获得1条约900 bp的片段, 分离、纯化后连接到载体pMD18-T上, 对筛选阳性克隆测序, 获得1个低分子量谷蛋白基因LMW-AS1643(GenBank登录号: EF190322), 其编码区长度为909 bp, 可编码302个氨基酸残基组成的成熟蛋白。序列分析结果表明, LMW-AS1643具有典型的低分子量谷蛋白基因的基本结构, 其推导氨基酸序列与其它已知的LMW-GS相比, 最高相似性为93.40%。生物信息学分析表明, 在LMW-AS1643低分子量谷蛋白中, 无规则卷曲含量最高, 为67.90 %, 其次是a-螺旋, 占30.46 %, b-折叠含量最少, 为1.64 %。     

油茶Pht1;2的克隆及生物信息学分析

目的:克隆和分析油茶高亲和磷转运蛋白基因,为研究其结构和功能打下基础。方法:以油茶品种‘华硕’为试材,通过RT-PCR和RACE的方法克隆出油茶磷酸转运子Pht1基因家族一个成员的全长cDNA序列,命名为CoPht1;2(GenBank登录号:JX412956.1),通过生物信息学技术对其序列的理化性质、结构与功能进行分析和预测。结果:CoPht1;2 CDS长度为1 590bp,编码530个氨基酸,与其它物种的Pht1氨基酸序列具有较高的相似性,其中与杨柳科毛果杨的Pht1相似性最高,达到77.5%;该基因所编码蛋白质的分子量为58.02 kDa,理论等电点pI为8.97,二级结构主要由α-螺旋、β-折叠和不规则卷曲构成,包含12个明显的跨膜螺旋拓扑结构。结论:预测显示该蛋白是一个疏水跨膜蛋白,具有磷转运蛋白的主要特征,初步判定其与油茶磷吸收有关,其功能有待进一步验证。     

大白菜碳酸酐酶基因的克隆与序列分析

以大白菜雄性不育系和保持系花蕾差异表达片段EST H9为信息探针,在GenBank数据库中进行同源EST序列检索,并对亲缘关系近的同源EST序列进行拼接,得到大白菜EST H9的5'-cDNA序列.根据拼接组装所得的5'-cDNA序列,进行3'-RACE引物的设计,经RACE扩增、测序,获得了大白菜α-碳酸酐酶3基因的cDNA全长序列并将其登录到GenBank(登录号为GU143061),命名为BrACA3.该cDNA全长998 bp,编码270个氨基酸.同源分析显示该cDNA序列推导的氨基酸序列与拟南芥α-碳酸酐酶3一致性达78%.氨基酸序列分析表明,该蛋白具备跨膜功能,在第19和20个氨基酸之间存在一个信号肽序列,存在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸磷酸化位点.在大白菜花蕾败育过程中α-碳酸酐酶3基因不表达,只在保持系B7的大花蕾时期表达.     

茶树单萜合成酶CsTPS基因的克隆及表达分析

该研究在茶树转录组测序的基础上,以‘铁观音’茶树品种的芽叶为供试材料,采用RT-PCR技术,克隆了茶树的1条单萜合成酶(TPS)基因全长cDNA序列,命名为CsTPS(GenBank登录号为KY829105)。CsTPS基因全长2 077bp,其开放阅读框(ORF)为1 752bp,编码583个氨基酸。CsTPS基因编码蛋白含有单萜合成酶蛋白特有的2个天冬氨酸富集基序及RRx8W、RxR保守基序,N端具有一段叶绿体转运肽。同源比对分析显示,CsTPS氨基酸序列与多种植物的单萜合成酶序列相似性较高,与黄胡萝卜α-松油醇合成酶、白簕柠檬烯合成酶、蓖麻单萜合成酶相似性分别为74%、71%和66%。系统进化树分析表明,CsTPS属于TPSb亚家族类型。荧光定量PCR结果显示,在白茶萎凋、乌龙茶做青、红茶发酵等加工过程中,CsTPS基因的表达量均有上调,推测CsTPS基因的表达与茶叶加工过程中茶叶香气形成密切相关。     

马铃薯StSnRK2.1基因克隆与生物信息学分析

SnRK2基因对植物的逆境胁迫具有重要的调节作用,以马铃薯‘陇薯3号’(Solanum tuberosum)为试材,采用RT-PCR方法从马铃薯试管苗中克隆得到1个SnRK2.1基因cDNA,命名为StSnRK2.1,提交GenBank注册,注册号为JX280911。通过生物信息学分析,该基因开放阅读框全长1 008 bp,编码335个氨基酸。预测蛋白质分子量约为37.77 kD,等电点为5.37,蛋白质二级结构预测α-螺旋42.39%,延伸链16.42%,β-折叠7.46%,无规卷曲33.73%,具有疏水性,为膜内蛋白。亚细胞定位显示该基因出现在细胞质及微体中的可能性较大。肽链可能有7处丝氨酸磷酸化位点,2处苏氨酸磷酸化位点,以及3处酪氨酸磷酸化位点,因此推测该基因在植物抗逆中有重要的作用。     

发菜耐旱相关蛋白NXL-01的基因克隆与表达分析

在发菜耐旱差异蛋白质组学研究中,发现假定蛋白(Hypothetical protein NXL-01)在干旱胁迫条件下表达量逐渐增加。根据已知氨基酸序列设计简并引物克隆NXL-01基因,长度为327bp(GenBank登录号为HM854288)。生物信息学分析表明,该基因具有较高保守性,蛋白质二级结构主要由α螺旋和随机卷曲构成,是亲水性的膜外蛋白,有5个Ser磷酸化位点,1个Thr磷酸化位点。将NXL-01基因在大肠杆菌中表达,获得预期大小的重组蛋白(12.4kD)。RT-PCR分析表明,NXL-01mRNA在干旱胁迫条件下表达量逐渐增加,与NXL-01蛋白的表达趋势一致。     

真鲷肿瘤坏死因子α（（TNFα）cDNA的克隆与表达

采用同源克隆和末端快速扩增 (RACE)的方法 ,从真鲷中克隆到 12 6 4bp的TNFα全cDNA编码序列 (Gen Bank登录号为AY314 0 10 )。该序列包括 6 6 6bp可读框 (ORF) ,85bp的 5′末端非编码区 (UTR)以及 5 14bp的 3′末端非编码区。序列的 3′UTR含 5个mRNA不稳定模体 (motif)和 3个内毒素应答序列 ,但是未发现基因的PolyA加尾信号。由该序列推导的多肽含有明确的跨膜域 ,TNF家族的标签序列 (signature) ,TNF2家族分布 (profile)文件 ,粘多糖结合位点和细胞粘附位点。进化分析显示 ,真鲷TNF与哺乳类TNFα和TNFβ具有较高的相似性 ,源于共同的祖先。但结构及表达分析表明 ,它是TNFα而不是TNFβ。表达研究显示 ,真鲷TNFα存在组成型和诱导型两种表达形式 ,表现在刺激与非刺激的真鲷中 ,TNFα均可在部分组织中表达 ,但是在受刺激鱼体中基因表达的组织分布显著增多。