黄花苜蓿LEA3基因片段克隆与生物信息学分析

根据紫花苜蓿LEA3-1 mRNA(EU665182)的cDNA序列,设计1对特异引物,以经过ABA干旱胁迫处理的黄花苜蓿为材料,提取总RNA.采用RT-PCR方法克隆获得了747 bp的cDNA片段,命名为MfLEA3-1(GenBank登录号:HQ327439).推测该序列编码了248个氨基酸,这些氨基酸主要由10.1％苏氨酸(Thr)、24.6％丙氨酸(Ala)、17.7％赖氨酸(Lys)和12.9％天冬氨酸(Asp)组成,不含有半胱氨酸和色氨酸,这与其他物种LEA蛋白成分非常接近.该氨基酸序列中存在13个11-mer重复序列,根据第3组蛋白分类标准,MfLEA3-1蛋白比较接近于type Ⅰ,但是11-mer重复中残基分布与type Ⅰ有所不同,推测MfLEA3-1蛋白属于新的第3组LEA蛋白类型.黄花苜蓿中成功获得了LEA3基因片段,为最终克隆黄花苜蓿LEA3基因序列全长奠定基础.     

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.     

鲈鱼ZnT基因的cDNA克隆及生物信息学分析

锌转运蛋白(zinc transporters,Zn T)在细胞锌的储藏,释放和分布中起了重要的作用。运用RT-PCR和SMART RACE方法从鲈鱼肝脏克隆得到了鲈鱼Zn T基因全长c DNA序列。结果显示,鲈鱼Zn T全长为1747 bp,包括5’非翻译区84 bp,3’非翻译区490 bp,开放阅读框1173 bp,可编码390个氨基酸。生物信息学分析表明该蛋白有6次跨膜结构,N端和C端均位于细胞膜内侧,第IV和第V跨膜区之间的环富含组氨酸。鲈鱼Zn T的氨基酸序列与其他生物的Zn T7序列有高度的相似性:斑马鱼,85.6%;大西洋鲑,85.4%;红鳍东方鲀,84.3%;人,75.1%;小鼠,73.8%。聚类分析显示鲈鱼Zn T首先与其它鱼类和人Zn T7成一簇,再与鱼的其他类别Zn T聚合,说明分离到的鲈鱼Zn T为Zn T7。     

烟草ovate同源基因的全长cDNA克隆与序列分析

根据番茄中控制果实形状的主效数量性状基因ovate的序列,用生物信息学方法从茄科植物烟草中获得直系同源ovate基因(NTovate)的特异片段,经鉴定,此基因在烟草中至少有2个拷贝。在此基础上用cDNA末端快速扩增(RACE)方法,获得其中1个拷贝的1059bpNTovate全长cDNA序列。序列分析表明,NTovate cDNA序列编码352个氨基酸,其蛋白序列与番茄ovate蛋白序列和拟南芥ovate蛋白家族AtOFP7蛋白分别为70%和36%的序列一致率,而与此家族中其他蛋白以及水稻ovate蛋白仅在保守的ovate结构域有较低的同源性。此基因已在GenBank中登录(EU043369)。     

相异物种同源基因cDNA的快速克隆

介绍了一种结合生物信息学数据库的比较分析,在系统发生相近物种的棱酸保守区设计PCR引物,通过RT-PCR和RACE方法,在相异物种中快速克隆同源基因cDNA的一种简捷方法。     

蒙古冰草PLD基因cDNA克隆及生物信息学分析

以蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)叶片为材料.根据已报道的醉酒毒麦PLD基因片段设计特异引物,通过RT-PCR和RACE技术,获得蒙古冰草PLD基因的全长cDNA(GenBank登录号为EU333811).该基因cDNA全长2 966 bp,包含2 439 bp的完整开放读码框,编码813个氨基酸.BlastP搜索结果显示,该基因推测的氨基酸序列与已克隆的醉酒毒麦、玉米、水稻PLD基因氨基酸序列的一致性为80%～89%.利用生物信息学软件在线分析其序列结构、氨基酸组成及编码氨基酸的性质和结构,结果表明:该基因编码的蛋白为可溶性蛋白,其相对分子量为92 079.2 Da,理论等电点为5.24,无跨膜域、无信号肽;其二级结构主要以无规卷曲为主;三级结构显示紧靠N端处为C2域,在中间和靠近C端处存在PLD的标志序列,即HKD基序.系统进化树显示,蒙古冰草PLD与醉酒毒麦的亲缘关系最近.     

中华鳖gp130基因全长cDNA克隆及生物信息学分析

目的:从中华鳖脾脏、肝脏、肠道构建的SMART cDNA文库中克隆中华鳖gp130基因cDNA全长。方法:采用RACE法克隆中华鳖gp130基因全长cDNA,并对其进行生物信息学分析。结果:中华鳖gp130基因cDNA全长3806 bp,对应基因组全长73 252 bp,包含16个内含子及17个外显子。中华鳖gp130与鸟类、哺乳类相比均有保守的共线性关系。该基因编码由927个氨基酸残基构成的序列,二级结构主要包括α螺旋、延伸链、无规则卷曲、β转角,三级结构包含配体结合、跨膜结构域、纤维链接蛋白结构域等。系统进化分析显示与鸟类首先聚类,其次是哺乳类,最后是两栖类与鱼类。同时以人GP130蛋白为模型构建了中华鳖GP130蛋白的3D结构模型,一致性为58.32%。结论:获得了中华鳖gp130基因全长并做了生物信息学分析,为深入研究GP130及相关信号通路提供了基础。     

中华鳖白细胞介素21基因cDNA克隆及生物信息学分析

目的:从中华鳖脾脏、肝脏、肠道构建的SMARTer cDNA文库中克隆中华鳖白细胞介素21(IL-21)基因的cDNA。方法:采用cDNA末端快速扩增(RACE)法克隆中华鳖IL-21基因cDNA序列,并利用生物学软件进行生物信息学分析。结果:中华鳖IL-21 cDNA长874 bp,其编码产物包含135个氨基酸残基,二级结构主要包括α螺旋、延伸链、无规则卷曲和β转角,三级结构包括信号肽和IL-15结构域。系统进化分析表明其与鸟类首先聚类,其次为哺乳类。以人IL-21为模型,构建了中华鳖IL-21的3D结构模型。结论:从生物信息学分析可知我们所获序列为中华鳖IL-21 cDNA,为深入研究中华鳖IL-21及相关通路奠定了基础。     

大豆GmC4H基因的克隆及同源基因的生物信息学分析

本研究分别在大豆品种中豆27和九农20中克隆大豆肉桂酸-4-羟化酶基因(Glyma.20G114200),得到长度为1 797 bp的C4H基因c DNA序列。比对两者c DNA序列发现4个碱基差异位点。通过对二者氨基酸序列进行理化性质及结构与功能分析发现,C4H基因编码蛋白的5~24位氨基酸之间和32~55位氨基酸之间存在跨膜区域;C4H蛋白含有细胞色素P450结构域。大豆C4H基因的四个拷贝分别分布于第2、第10、第14和第20号染色体上,Glyma.20G114200与Glyma.10G275600的蛋白质同源性高,而另外两个同源基因Glyma.02G236500和Glyma.14G205200的蛋白质同源性高。结果表明,可能大豆4个C4H同源基因在进化过程中发生了功能的较大分化。     

青杄PsbO基因cDNA序列克隆及生物信息学分析

利用RACE技术从已有的青杄均一化cDNA文库中克隆得到青杄(Picea wilsonii)PsbO基因cDNA的全长,并用生物信息学的方法对该cDNA的核苷酸序列、氨基酸序列的相似性,及编码蛋白PwPsbO的理化性质、亲水性/疏水性、二级和三级结构,PwPsbO基因进化树等进行了预测和分析.采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术,测定了青杄不同组织中的PsbO基因的相对表达水平.结果发现:青杄PsbO基因编码346个氨基酸,预测相对分子质量为36.6 kD,理论pI值为5.29,属于可溶性蛋白.二级和三级结构预测表明其含有较多的α螺旋、β折叠和随机卷曲结构.RT-qPCR发现该基因在青杄针叶和茎中表达量最高.这些结果为青杄中PsbO基因的初步功能研究奠定了基础.     

烤烟SNARE蛋白基因T-NTGP2全长cDNA克隆与生物信息学分析

从烤烟品种南江3号(Nicotiana tobacum cv.Nanjiang-3)均一化cDNA文库中克隆获得一个SNARE蛋白同源性较高的cDNA全长序列,命名为T-NTGP2,GenBank中的登录号为HO663897.利用ORF finder和ProtParam软件分析显示,它包含一个长度为597 bp的完整开放读码框,编码一个含有199个氨基酸、等电点为6.96、分子量为22.59 kD的蛋白.Blast搜索结果及进化分析结果表明,烤烟T-NTGP2基因编码的蛋白与烤烟、杨树和蓖麻的Ykt6蛋白具有较高的同源性,其一致性分别为99％、91％和91％.该基因编码的蛋白具有一个典型的VAMP基元,同源分析表明该蛋白属于SNAREs中特殊longins中的Ykt6蛋白.     

猪Wnt10b基因cDNA的克隆及生物信息学分析

Wnt10b是Wnt转录因子家族成员之一,是一种胞外信号分子,它通过一系列复杂信号通路调控胚胎发育、干细胞定向分化等生理过程.根据NCBI公布的wnt10b基因序列在保守区内设计引物,利用降落PCR法扩增猪Wnt10b基因,所得序列提交GenBank,登录号EU181371.核酸序列分析结果显示,该基因编码394个氨基酸,与人、小鼠、大鼠、牛和马等核苷酸序列比对,同源性分别为94%、89%、89%、92%和93%,氨基酸同源性分别为98%、96%、96%、94%、98%和97%.揭示该基因在不同物种间具有高度保守性.     

超级杂交水稻TIR1类似基因cDNA的克隆与生物信息学分析

生长素受体TIR1通过形成SCFT。刚复合体与生长素直接结合,即为Aux／IAA在26S蛋白酶体降解过程中的关键蛋白质。在Blast检索和生物信息学分析的基础上设计特异引物,以超级杂交水稻（Oryza sativa）亲本株1S为材料,通过RT-PCR扩增并经T-A克隆后测序,获得一条长度为2219bp的序列,其开放阅读框长度为1764bp,编码含587个氨基酸残基的肽链。该序列经生物信息学分析发现,其与拟南芥TIR1相似性为77％,同样具有2个保守的结构域,即F—box和亮氨酸富集重复区域（LRR）,且都不具有跨膜结构域和信号肽。该cDNA序列命名为OsTIR1。     

超级杂交水稻 TIR1 类似基因 cDNA 的克隆与生物信息学分析

生长素受体TIR1通过形成SCFTIR1复合体与生长素直接结合, 即为Aux/IAA在26S 蛋白酶体降解过程中的关键蛋白质。在Blas t检索和生物信息学分析的基础上设计特异引物, 以超级杂交水稻(Oryz a sativa)亲本株1S为材料, 通过RT-PCR扩增并经T-A克隆后测序, 获得一条长度为2 219 bp 的序列, 其开放阅读框长度为1 764 bp, 编码含587个氨基酸残基的肽链。该序列经生物信息学分析发现, 其与拟南芥TIR1相似性为77%, 同样具有2个保守的结构域, 即F-box和亮氨酸富集重复区域(LRR),且都不具有跨膜结构域和信号肽。该cDNA序列命名为OsTIR1。     

拟南芥IQM2 cDNA的克隆与生物信息学分析

拟南芥IQM2由At3g13600编码,是IQM家族的第二个成员,但在各种分子生物学相关的文献和数据库中都找不到其cDNA序列。本研究采用RACE和RT-PCR技术,克隆得到拟南芥IQM2基因的全长cDNA序列。该cDNA长2245 bp,其开放阅读框长1818 bp,编码1个由605个氨基酸残基组成的多肽链。生物信息学分析表明,IQM2蛋白含有一个IQ基序,属于钙不依赖性钙调素结合蛋白;其N端与豌豆重金属诱导蛋白6(HMIP6)有较高的同源性,而IQ基序则分布在HMIP6结构域内部;其C端与栝楼天花粉蛋白(trichosanthin)N端具有较高的同源性。     

白皮黄瓜鲨烯合酶基因cDNA克隆及生物信息学分析

为认识葫芦科植物中葫芦素生物合成途径所需鲨烯合酶基因结构特征,克隆白皮黄瓜鲨烯合酶(squalene synthase,SS)基因c DNA并进行生物信息学分析。根据葫芦科植物绞股蓝、罗汉果、红花栝楼等的鲨烯合酶基因cDNA序列,设计白皮黄瓜鲨烯合酶引物,分别采用3'RACE和5'RACE技术扩增鲨烯合酶基因3'端和5'端。获得白皮黄瓜鲨烯合酶基因的两个cDNA克隆,命名为CsSS1和CsSS2,其cDNA序列全长分别为1 627 bp和1 534 bp,都编码417个氨基酸残基,分子质量为47.6 k D。成功克隆得到白皮黄瓜鲨烯合酶基因全长cDNA序列并对其进行序列分析,后续可用于葫芦素生物合成途径所需鲨烯合酶基因正选择位点功能分析。     

拟南芥LEC同源基因的生物信息学分析

用生物信息学方法对拟南芥叶状子叶(LEC)基因的核苷酸序列以及推导氨基酸序列的组成、功能结构域、亲水性等进行了分析。结果表明,拟南芥的LEC蛋白为位于细胞核中的亲水性不稳定蛋白;通过对LEC蛋白的功能结构域的分析发现,LEC1和L1L蛋白中高度保守的区域即为CBF-NFYB-HMF结构域,LEC2和FUSCA3蛋白中高度保守的区域为B3结构域。     

黄芩查尔酮异构酶基因的全长cDNA克隆及生物信息学分析

目的：从黄芩叶片克隆全长查尔酮异构酶基因chi并进行功能鉴定。方法：从黄芩叶片mRNA中RT-PCR获得全长chi基因并进行生物信息学分析。结果：克隆的chi基因全长648 bp,含有完整chi基因的开放阅读框,拟编码215个氨基酸,具有查尔酮异构酶催化特有的结构域PLN02559,属于查尔酮＿3超家族。构建表达载体pET-32a(+)-chi,在IPTG诱导下在大肠杆菌中表达出一个30.0 kDa的融合蛋白。结论：分析表明,黄芩叶片chi与从黄芩组培毛状根、愈伤组织的chi基因序列几乎完全相同,预示黄芩叶片可替代野生黄芩根用药,为野生黄芩资源的可持续利用提供理论依据。     

小麦NBS类抗病基因同源cDNA序列的克隆与特征分析

根据已克隆植物抗病(R)基因NBS保守结构域设计简并引物,采用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术(RACE),在小麦抗叶锈病近等基因系材料TcLr19中进行抗病同源基因cDNA全长的扩增。获得了1个通读的NBS类抗病同源基因S11A11cDNA序列,该序列全长2923bp,编码878个氨基酸序列。生物信息学分析结果表明,该片段含有NB-ARC保守结构域和多个LRR结构域。聚类分析表明,S11A11编码的蛋白与小麦抗叶锈病基因Lr1编码的蛋白亲缘关系较近,而与Lr10亲缘关系较远。半定量RT-PCR分析表明,该基因在小麦叶片中为低丰度组成型表达。本研究在TcLr19小麦中成功获得了抗病基因同源序列,为最终克隆小麦抗叶锈病目的基因奠定了基础。     

生物信息学在新基因全长cDNA电子克隆中的应用

新基因全长cDNA序列的获得常常是生物学工作者面临的难题,电子克隆是利用生物信息学手段得到新基因全长cDNA序列的新方法。介绍了电子克隆的方法及其生物信息学在其间的具体应用,并概述了一些生物信息学在序列分析中的应用。