基因调控网络的生物信息学研究

调控网络的研究对于深入理解细胞的决定和分化、多细胞生物的生长发育至关重要。在调控网络中调控元件、基序(motif)、组件(module)、网络整体的拓扑学结构等4个结构层次进行的研究已经发展出了几类主要方法,但仍然有些问题需要解决。用理论方法及基于生物工程技术和合成生物学中研究成果的方法,建立调控网络Circuit的可计算模型的标准和数据库也在不断发展中。新近的研究还显示,高拟真度的Circuit模型与Circuit重建的研究方法联用,可以切实地解决许多调控网络研究中的重要问题。     

香蕉MuMADS1基因的生物信息学分析

通过筛选用采后0h和48h的香蕉果实构建的果实成熟的SSH(抑制差减杂交)文库,得到一条命名为MuMADS1长度为888bp的片段。通过互联网数据库及生物信息学分析工具对香蕉MuMADS1基因及其编码蛋白进行理化性质预测、序列与结构分析和功能预测。结果表明:MuMADS1基因编码蛋白分子式为C1171H1879N351O367S7,属于亲水的不稳定蛋白;保守结构域分析含有保守的MADS盒和半保守的K-box盒;二级结构主要是以α螺旋为主;具有多种磷酸化位点和核定位信号;同源性比较发现与许多植物的花器官决定基因具有较高的相似性,推测它们可能为同源基因,具有相似的生物学功能。     

牛DLK1基因的生物信息学分析

DLK1基因是位于DLK1-DIO3印记区域内一个父源表达的印记基因。本研究利用生物信息学方法对牛DLK1基因进行了分子进化分析、基因和蛋白质结构分析并预测了其启动子和CpG岛区域。对7种动物DLK1基因mR NA序列的分子进化分析结果显示,牛与羊的遗传距离最小,亲缘关系最近。蛋白质在线分析软件表明,DLK1蛋白由信号肽、EGF结构域以及跨膜区组成。牛DLK1基因包含5个外显子,且存在多种可变剪切体。启动子在线软件预测,牛DLK1核心启动子可能位于该基因起始密码子上游1 790~1 840 bp处。预测结果表明,人、小鼠和牛三个物种DLK1潜在的核心启动子区所处的位置具有一致性,并且三个物种的启动子区DNA序列具有高度保守性。以上研究结果为进一步阐明牛DLK1基因的生物学功能及其印记调控机理提供了参考依据。     

小鼠DEAF1多克隆抗体的制备及应用

为研究DEAF1在小鼠胰淋巴结中的内源性表达及调控外周组织抗原基因表达的机制,将DEAF1的原核表达质粒转化至E.coli BL21中,诱导获得重组DEAF1蛋白;经尿素梯度裂解包涵体纯化获得的重组DEAF1蛋白分期免疫Balb/C小鼠,获取鼠抗DEAF1的多克隆抗血清;采用ELISA、Western blot、免疫荧光、免疫沉淀分别鉴定其效价、特异性、敏感性和亲和力。结果表明,抗血清可与抗原发生特异性的免疫反应,可用于检测DEAF1的表达及荧光定位,抗血清与抗原有较高的亲和力。结果证明所制备的多克隆抗血清具有较高的特异性、敏感性和亲和力。     

小鼠脂联素受体-1的生物信息学分析及其抗体制备

本文旨在根据小鼠脂联素受体-1(adiponectin receptor-1,AdipoR-1)的分子结构,制备抗AdipoR-1的多克隆抗体,为AdipoR-1的进一步研究创造条件.利用生物信息学分析预测小鼠AdipoR-1的理化特性、跨膜结构和抗原表位,结合AdipoR-1和AdipoR-2氨基酸序列相似性比对结果,设计出一段由16个氨基酸组成的多肽,用此肽段免疫大鼠得到多克隆抗体,利用ELISA、Western blot等方法坚定其特异性和滴度,并将该抗体用于J下常及高月胆固醇血症小鼠肌肉组织AdipoR-1的表达检测.结果表明,此抗体效价较高、特异性强.以上结果提示,生物信息学分析能较好地预测小鼠AdipoR-1的抗原表位,并成功制备高特异性的多克隆抗体.     

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。     

麻风树LEC1基因的生物信息学分析

LEC1是调控植物种子发育过程和油脂产量的重要基因。本文选择功能已知的拟南芥LEC1基因为参考序列,对麻风树LEC1基因开展了蛋白组分和理化性质分析,蛋白结构和功能预测,系统进化分析等生物信息学研究,为进一步研究麻风树LEC1基因的生物学功能奠定了基础。     

香蕉中Maasr1基因的生物信息学分析

目的:利用生物信息学方法对香蕉中Maasr1基因的理化性质、结构与功能进行预测,为其基因功能的研究提供线索,为下一步的实验策略提供参考。方法:用Protparam分析Maasr1编码蛋白的氨基酸序列组成、相对分子质量、等电点等理化性质;用InterProScan分析蛋白质结构域;用Scanprosite寻找Motif;用Predictprotein预测二级结构、疏水性;用Psort进行亚细胞定位;用ClustalW进行多序列比对;用Protfun分析蛋白质功能。结果:通过因特网数据库及生物信息学分析工具进行初步分析表明,Maasr1基因编码的蛋白是一种相对分子质量为16263.8、等电点为5.99的不稳定蛋白,富含Glu、Ala、His、Lys;二级结构主要是α螺旋,具有多种蛋白激酶磷酸化位点和1个豆蔻酰化位点,并具有很高的亲水性,定位于细胞核和细胞质。结论:Maasr1基因可能在植物的糖代谢、生长衰老、果实发育及非生物胁迫过程中起重要作用。     

SIRT1在小鼠肝纤维化中的作用及转录差异基因分析

目的:观察肝脏特异性SIRT1敲除(SIRT1-LKO)小鼠在四氯化碳(CCL4)诱导下的肝纤维化情况,系统地探讨SIRT1及转录差异基因在肝纤维化中的作用和机制。方法:利用Cre-Lox P重组酶系统构建SIRT1-LKO小鼠模型,经腹腔注射CCL4橄榄油溶液来诱导小鼠肝纤维化,通过血清生化检测肝功能,使用天狼星红染色观察肝脏胶原蛋白沉积,检测α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的表达来观察肝星状细胞(HSCs)的活化,并进一步利用基因芯片技术和生物信息学分析来筛选转录差异基因。结果:在CCL4诱导下,SIRT1-LKO小鼠比同窝野生(WT)小鼠的肝损伤更加严重,肝纤维化也更为显著(P0.05);通过对转录差异基因进行GO生物过程和KEGG通路分析,发现了一组可能与SIRT1和肝纤维化都存在相关的关键基因(TNC、TPM1、E2F1、DEFB1、LRTM1)。结论:SIRT1缺失会增加CCL4诱导的小鼠肝损伤,加重肝纤维化;SIRT1可能与上述基因协同参与了肝纤维化的发生发展。     

DEAF-1 function is essential for the early embryonic development of Drosophila

The Drosophila protein DEAF-1 is a sequence-specific DNA binding protein that was isolated as a putative cofactor of the Hox protein Deformed (Dfd). In this study, we analyze the effects of loss or gain of DEAF-1 function on Drosophila development. Maternal/zygotic mutations of DEAF-1 largely result in early embryonic arrest prior to the expression of zygotic segmentation genes, although a few embryos develop into larvae with segmentation defects of variable severity. Overexpression of DEAF-1 protein in embryos can induce defects in migration/closure of the dorsal epidermis, and overexpression in adult primordia can strongly disrupt the development of eye or wing. The DEAF-1 protein associates with many discrete sites on polytene chromosomes, suggesting that DEAF-1 is a rather general regulator of gene expression.     

小鼠TIM1,TIM2和TIM3基因的克隆与序列分析

目的：克隆小鼠TIM1、TIM2及TIM3基因全长编码区cDNA,同时对其进行序列分析.方法：采用RT-PCR方法,从小鼠活化淋巴细胞中获取TIM1、TIM2及TIM3基因cDNA全长,克隆至pMD18-T载体,选择阳性克隆进行序列测定.结果：扩增得到小鼠TIM1、TIM2及TIM3基因编码区cDNA全长分别是918bp、918bp和846bp,分别编码306、306和282个氨基酸残基,与GeneBank中发表的序列完全一致.结论：获得小鼠TIM1、TM2及TIM3基因的全长克隆,为进一步研究其生物学功能奠定了基础.     

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。     

蜡状芽胞杆菌nos基因簇基因克隆及生物信息学分析

为了探究革兰氏阳性菌蜡状芽胞杆菌HS-N10 nos基因簇相关基因的特点,PCR扩增获得了HS-N10 nos基因簇相关基因,其中包括nosZ全长1 914bp、nosR部分片段1 749bp、nosD部分片段946bp和nosF部分片段495bp。经BLASTN分析,HS-N10 nosZ序列和nosD序列分别与施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)相应序列相似性最高;HS-N10 nosR序列和nosF序列分别与裂环无色杆菌(Achromobacter cycloclastes)相应序列相似性最高。通过在线数据库与分析工具分别对HSN10nos基因簇相关基因进行了生物信息学分析。     

玉米弯孢叶斑病菌clt-1基因生物信息学分析和启动子的功能鉴定

利用农杆菌介导的基因转化(Agrobacterium-mediated transformation,ATMT)技术构建玉米弯孢叶斑病菌突变体库,并从中筛选到了一个毒素合成相关基因clt-1。对clt-1基因编码的蛋白质进行生物信息学分析,结果表明CLT-1的分子质量为81.984 8k Da,等电点p I为8.62,不稳定指数为55.08;CLT-1是亲水性蛋白,包含1个膜外区域。在亚细胞水平上,CLT-1定位于细胞核内;在氨基酸序列方面,CLT-1含有多个苏氨酸、丝氨酸和酪氨酸激酶磷酸化位点;在功能方面,CLT-1包含BTB特征结构域,可能参与一些功能蛋白质活性的调控。利用GFP(green fluorescent protein)基因作为报告基因,构建了用于鉴定clt-1基因启动子活性的p C1300th-Pclt1-GFP真菌表达载体,采用ATMT方法转化弯孢菌萌发的分生孢子,通过PCR及GFP荧光检测clt-1基因启动子在弯孢菌中调控GFP基因表达的活性。结果表明,在共聚焦激光扫描显微镜下观察到菌丝和孢子发绿色荧光,说明弯孢菌clt-1基因启动子具有较强驱动外源gfp基因表达的活性。     

Bioinformatic Analysis of Nematode Migration-Associated Genes Identifies Novel Vertebrate Neural Crest Markers

Neural crest cells are highly motile, yet a limited number of genes governing neural crest migration have been identified by conventional studies. To test the hypothesis that cell migration genes are likely to be conserved over large evolutionary distances and from diverse tissues, we searched for vertebrate homologs of genes important for migration of various cell types in the invertebrate nematode and examined their expression during vertebrate neural crest cell migration. Our systematic analysis utilized a combination of comparative genomic scanning, functional pathway analysis and gene expression profiling to uncover previously unidentified genes expressed by premigratory, emigrating and/or migrating neural crest cells. The results demonstrate that similar gene sets are expressed in migratory cell types across distant animals and different germ layers. Bioinformatics analysis of these factors revealed relationships between these genes within signaling pathways that may be important during neural crest cell migration.     

烟草蛋白酶抑制剂基因的电子克隆及生物信息学分析

蛋白酶抑制剂可以增强植物对病虫害的抵抗能力,为了深入研究蛋白酶抑制剂在烟草中的作用机制,利用生物信息学的方法,成功获得了烟草品种K326中的4种蛋白酶抑制剂cDNA序列(NtPI-1、NtPI-2、NtPI-3和NtPI-4)并对其进行了序列分析.它们编码的氨基酸序列都具有典型的马铃薯蛋白酶抑制剂Ⅰ家族功能结构域,属于马铃薯蛋白酶抑制剂Ⅰ家族成员.序列分析表明,4种蛋白酶抑制剂基因cDNA序列均具有完整的开放读码框,依次编码128、95、94和72个氨基酸残基,它们的氨基酸序列一致性在31％-38％之间.系统树分析表明,烟草品种K326中的4种蛋白酶抑制剂分散在进化树的不同位置,形成不同亚群.     

小鼠组蛋白去乙酰化酶基因序列分析

利用生物信息学方法,通过NCBI和其他生物学数据库及DNAstar、Clustal X等生物信息学软件对小鼠11种去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)的基因结构、开放阅读框、GC含量、氨基酸序列、同源性及染色体定位等问题进行了分析。结果发现小鼠HDACs外显子从10～29个不等,开放阅读框长度从1044～3450bp不等,GC含量约为50%。序列比对分析后发现HDAC1和HDAC2蛋白质序列之间相似性达89.8%,其余HDACs蛋白质序列之间相似性相对较低,HDAC7和HDAC8之间仅为8.8%。系统发生分析表明小鼠11种HDACs也按照酵母种系发育中不同HDACs的结构聚类为Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb和Ⅳ等4个类群,来源于基因复制。染色体定位分析发现除HDAC6和HDAC8位于X染色体外,其余均位于常染色体。研究结果为进一步研究小鼠HDACs转录调控的分子机制和蛋白质功能奠定基础。