大豆GmDAO1基因的功能预测及表达分析

本研究通过在大豆基因组数据库中检索拟南芥AtDAO1在大豆中的同源基因,获得了GmDAO1基因序列。通过对GmDAO1基因编码的氨基酸序列及启动子序列进行生物信息学分析,我们发现GmDAO1基因CDS序列全长951bp,编码316个氨基酸。GmDAO1编码的蛋白为亲水性蛋白,具有1个N-糖基化位点、3个激酶磷酸化位点与1个豆蔻酰化位点。结构域分析表明GmDAO1含有双加氧酶与2OG-Fe(II)加氧酶结构域,是2-酮戊二酸依赖性双加氧酶基因(2-ODD)家族的成员。GmDAO1预测的启动子区域含有与激素、胁迫、光应答、生物钟调控和转录因子结合相关的顺式作用元件。系统进化分析结果表明DAO1在豆科植物进化过程中比较保守。组织特异性表达分析结果显示GmDAO1在叶片中表达量最低,在根中表达量最高。因此我们推测其可能参与生长素的代谢途径。     

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。     

中国西藏小反刍兽疫病毒野生株China/Tib/Gej/07-30基质蛋白基因和融合蛋白基因的分子特征分析

对我国西藏小反刍兽疫病毒野生株China/Tib/Gej/07-30进行基质蛋白(M)和融合蛋白(F)基因序列测定,并进行分子生物学特征分析。首先应用逆转录聚合酶链式反应扩增出M和F基因片段,对聚合酶链式反应产物进行直接测序,然后对测定的核苷酸和推测的氨基酸序列进行比较分析。China/Tib/Gej/07-30的M基因由1483个核苷酸组成,编码335个氨基酸,与其他分离株核苷酸和氨基酸序列同源性分别为92.4%～97.7%和97.0%～98.2%。F基因由2411个核苷酸组成,编码546个氨基酸,与其他分离株核苷酸和氨基酸序列同源性分别为85.5%～96.1%和94.3%～98.2%。China/Tib/Gej/07-30的F蛋白含有信号肽序列和跨膜结构域,序列高度变异。F蛋白第104～108位和第109～133位氨基酸位点分别是高度保守的裂解位点和融合肽结构域。F蛋白还含有序列高度保守的三个七肽重复区。China/Tib/Gej/07-30的M基因3′端的非编码区(UTR)长度为443个核苷酸,GC含量高达68.4%,与其他PPRV毒株的同源性为82.4%～93.5%。China/Tib/Gej/07-30的F基因5′UTR区长度为634个核苷酸,GC含量高达70.0%,与其他PPRV毒株序列相似性为76.2%～91.7%。     

BRCA1蛋白的序列及空间结构的分析

查询人的BRCA1蛋白的氨基酸序列,利用生物信息学的方法进行相似性搜索,获得一系列BRCA1蛋白的氨基酸序列。选择了其中的11条序列,对BRCA1蛋白进行了多重序列分析和进化分析,对BRCA1蛋白的BRCT结构域进行三维同源模型的构建与比较分析。分析结果表明:BRCA1中某些特定部位的氨基酸序列高度保守;确定氨基酸的保守位点并联合进化分析可对基因错义突变的致病性做初步地猜测;相近物种来源的BRCA1具有较近的亲缘关系,而且具有极其相似的三维空间结构。这些为研究BRCA1蛋白的结构与功能关系提供指导意义。     

中国大鲵 Dmrt 基因 DM 结构域的克隆及序列分析

Dmrt 基因家族是一个与性别决定相关的基因家族,该家族成员共有一个具有 DNA 结合能力的保守基序-DM 结构域。为了进一步探讨该家族在系统进化中的保守性,本研究通过简并 PCR 技术,扩增并克隆了中国大鲵（Andrias davidianus）基因组中的 DM 结构域。序列分析显示,中国大鲵基因组中存在 Dmrt 基因的 DM 结构域。其核酸序列与猕猴、青鳉、人、小鼠、牛、热带爪蟾相应 Dmrt 基因 DM 结构域的相似性分别为 91%、92%、92%、89%、91%、84%。其蛋白序列与上述物种的相似性均为91%,表现为4个氨基酸的变异。即第 19、34、36 和 45 位的精氨酸分别由半胱氨酸、谷胱酰胺、色氨酸和谷胱酰胺所取代。这些氨基酸的变化对其蛋白总体的三维构型没有显著影响。聚类分析结果表明,不同进化地位物种的 Dmrt 基因 DM 结构域编码序列存在高度的同源性,显示 Dmrt 基因在系统进化上的高度保守。     

百合查尔酮合成酶基因的克隆与分析

以西伯利亚百合为试材,通过半巢式PCR和RT-PCR技术分别克隆了查尔酮合成酶基因(CHS)的DNA和cDNA.生物信息学分析显示,CHS的DNA序列全长1 397 bp(登录号HM622754),包含2个外显子和1个内含子;cDNA序列编码区全长1 182 bp(登录号HQ161731),编码393个氨基酸,具有3个典型的CHS蛋白结构域:N-末端结构域(Lys3-Pro229)、C-末端结构域(Gln239-Pro389)和聚合酶Ⅲ结构域(Met1-Thr391);不同百合品种的CHS基因编码的氨基酸序列相似性高达98%,表明百合CHS基因在进化上呈现出十分保守的趋势;不同植物CHS基因序列的系统进化邻接树结果表明:百合与单子叶植物鸢尾及禾本科的水稻、大麦、玉米等亲缘关系更为接近.     

绵羊CAST基因2型和4型转录本的克隆及特性分析

钙蛋白酶抑制蛋白(Calpastatin, CAST)是一种内源性的需要Ca²⁺激活的钙蛋白酶抑制剂, 在肌肉组织的蛋白质降解过程中起重要的调节作用。文章利用牛^CAST基因的mRNA序列, 通过逆转录RT-PCR首次克隆获得绵羊CAST基因2型转录本和4型转录本的部分cDNA序列, 并对序列进行生物信息学分析。CAST基因2型转录本的扩增片段为4 385 bp, 完整的开放阅读框为2 361 bp, 编码786个氨基酸; CAST基因4型转录本的扩增片段为1 467 bp, 完整的开放阅读框为1 317 bp, 编码438个氨基酸。CASTⅡ型蛋白序列存在4个保守结构域, CASTⅣ型蛋白序列存在3个保守结构域; 两者的二级结构均以螺旋为主, 富含疏水区域, 其氨基酸序列存在多个磷酸化位点以及蛋白激酶C(Protein kinase C, PKC)的磷酸化位点。通过RT-PCR分析CAST基因2型转录本和4型转录本的组织表达谱, 结果表明CAST基因2型转录本在所检测的10个组织中均表达, CAST基因4型转录本仅在睾丸组织中表达。     

番茄中Rpi-blb2同源基因的挖掘与鉴定

番茄晚疫病是番茄生产中的主要病害之一,经常会造成较大的经济损失。晚疫病生理小种的变异和进化常会导致番茄品种原有的遗传抗性丧失,因此不断挖掘新的抗性基因,改良番茄晚疫病抗性是番茄抗病育种的长期任务。该研究采用BLAST同源比对的方法,以马铃薯野生近缘种的晚疫病抗性蛋白序列Rpi-blb2为种子序列,在NCBI蛋白质序列数据库中检索得到11条番茄蛋白质序列,这些序列与种子序列相似性为78%~83%,属于番茄疾病抗性蛋白家族,并对该家族成员进行了基因结构、基因定位、序列保守结构域和进化关系等分析。结果表明:该家族中10条序列分布在第Ⅵ条染色体上,1条分布在第Ⅴ染色体上;6号染色体上的10序列呈现2个抗病基因簇分布,在染色体上分别占据2个和3个基因位点;10条同源蛋白是Rpi-blb2的共同垂直同源蛋白,但不具有平行同源关系,大多数成员定位于细胞质。按照蛋白质保守结构域和基因定位的不同可分为三类,第一类共4条系列,包含有DUF3542和NB-ARC两个保守结构域特征序列;第二类共6条序列,与马铃薯Rpi-blb2蛋白一样,仅包含NB-ARC保守结构域特征序列,在这2类蛋白序列的NB-ARC结构域均位于序列中部;第三类(仅包含XP_004239406.1)虽然也具有与第一类蛋白相似的DUF3542和NB-ARC结构域,但在结构域两端的非保守区序列较短,且位于5号染色体上,因此将其单独归为1类。前两类蛋白成员相应的基因具有1~2个内含子,第3类蛋白不含内含子。该研究结果为利用生物技术选育番茄抗性品种提供了理论基础。     

胀果甘草查尔酮异构酶基因的克隆及序列分析

目的:对胀果甘草甘草苷生物合成途径的关键酶查尔酮异构酶(CHI)进行基因克隆及序列分析。方法:根据乌拉尔甘草CHI基因c DNA序列设计引物,以胀果甘草主根总RNA为模板RT-PCR扩增CHI基因c DNA序列,并对其进行分析。结果:克隆得到20条胀果甘草CHI基因c DNA序列,开放读框全长690 bp,编码229个氨基酸残基。20条胀果甘草CHI基因的c DNA序列存在22个变异位点,一致性为99.54%,可分为6种单倍型;其编码的氨基酸序列存在14个变异位点,一致性为98.98%。胀果甘草CHI基因编码蛋白为稳定性亲水蛋白,相对分子质量为24.5×103,等电点为5.3~6.2,不含信号肽,无跨膜区,二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主,保守结构域包含一个查耳酮超家族结构域。同源性分析显示,不同物种间的CHI基因同源性较低。结论:克隆了胀果甘草CHI基因c DNA序列,为进一步研究不同基原甘草中甘草苷生物合成的分子调控机制奠定了基础,并为优质甘草的分子选育提供了理论依据。     

一个新型牛樟芝PR-PKS基因的克隆及表达分析

为了解牛樟芝中聚酮化合物的生物合成机理及聚酮合酶基因功能,从牛樟芝基因组挖掘并克隆得到一个部分还原型PKS(PR-PKS)基因(AcPKS3),并对其进行生物信息学分析及表达谱分析。结果显示,AcPKS3(GenBank登录号:MG988206)DNA全长8 286 bp,有22个内含子,其外显子共编码2 285个氨基酸;结构域依次为KS-AT-KR-ACP-SDR,各结构域的活性保守位点为β-酮基合成酶(DTACSS)、酰基转移酶(GHSAGETA)、酮基还原酶(YLLVGGIG)、酰基转移酶(YGLDSITSA)、短链醇脱氢酶与NAD(P)H结合的N端保守序列(ITGTTGSFG)及活性保守位点(YTESK);AcPKS3与6-甲基水杨酸合成酶的亲缘关系较近;不同碳源中葡萄糖,不同氮源中牛肉浸粉、酪蛋白胨、土豆蛋白胨可促进AcPKS3基因表达。本研究为牛樟芝聚酮合酶功能研究及牛樟芝基因资源利用提供参考。     

一株引起严重急性呼吸道感染病例的A亚型人呼吸道合胞病毒全基因组基因特征分析

人呼吸道合胞病毒(Human respiratory syncytial virus,HRSV)是导致儿童急性呼吸道感染的最重要的呼吸道病毒之一。根据对单克隆抗体的反应,HRSV分为A、B两个亚型。为探讨严重急性呼吸道感染(Severe acute respi-ratory infection,SARI)病例中HRSV全基因组基因特征,本研究对2017年河南省漯河市住院SARI病例中检测到的1株HRSV A亚型病毒通过Sanger测序方法对其全基因组序列进行了测定和分析。通过Sequencher 5.4.5、MEGA 5.05、BioEdit 7.0.5等生物信息学软件进行序列拼接和比对,进行了基因亲缘性关系分析、氨基酸变异和糖基化位点分析。基于HRSV全基因组序列和11个单个蛋白基因序列构建的亲缘性关系分析结果提示本研究中检测到的这株HRSVA病毒(RSVAs/Luohe.Henan/CHN/42.17)属于ON1基因型,该型是我国近年流行的优势基因型。该病毒全基因组序列与35条全球代表株的核苷酸和氨基酸同源性分别为92.69%～99.82%和93.63%～99.67%;G蛋白编码区氨基酸变异最高,而F蛋白相对保守。糖基化位点分析发现,该病毒的F蛋白有6个N-糖基化位点,未发现O-糖基化位点,此结果与原型株long株相同;G蛋白N-糖基化位点有6个,O-糖基化位点为82个,而原型株long株有11个N-糖基化位点,15个O-糖基化位点。本研究对2017年河南省漯河市SARI病例中一株HRSVA病毒全基因组序列进行了测定,与世界其他地区报道的HRSVA亚型病毒全基因组序列进行了对比分析,揭示了SARI病例中我国HRSV优势流行ON1基因型病毒全基因组的核苷酸和氨基酸变异特征,以及G蛋白和F蛋白编码区糖基化情况,丰富了我国HRSV基因数据库,也为HRSV的核酸检测方法的建立、疫苗研发和预防性单克隆抗体的评价提供了核苷酸和氨基酸的基础数据。     

A(H3N2)亚型流感病毒血凝素基因特性及蛋白结构分析,以南宁市2009～2012年为研究案例

利用生物信息学软件和数据库研究南宁市2009~2012年度A(H3N2)亚型流感病HA基因的遗传变异规律及蛋白结构变化。通过RT-PCR扩增H3N2病毒HA基因并测序,同源比对统计毒株氨基酸位点的差异、构建系统进化树分析进化规律和同源建模分析蛋白结构的变化。系统进化树表明53株HA基因序列被分为4个类群,呈多侧支流行;所有毒株的二硫键和受体结合位点(RBS)高度保守;部分毒株HA在第45位点增加一个糖基化位点,在第144位点丢失一个糖基化位点;HA抗原决定簇氨基酸累计有30个位点发生变异,涉及5个抗原决定簇;HA晶体结构分析抗原决定簇突变位点主要发生在无规则卷曲处,大多数替换的氨基酸种类和性质相同或相似。南宁市A(H3N2)亚型流感病毒株变异活跃,2012年A(H3N2)亚型流感病毒与当年WHO推荐的疫苗株具有较远的进化距离,多数毒株具备了形成新变种的条件,是否形成新的流行株,有待深入研究。     

严重急性呼吸道感染病例中人冠状病毒OC43基因特征分析

人冠状病毒(Human coronavirus,HCoV)是导致人呼吸道感染的重要病原之一。为了从分子水平上探讨严重急性呼吸道感染(Severe acute respiratory infection,SARI)病例中HCoV-OC43的基因特征,本研究应用实时荧光定量(Real-time)PCR方法对2019年河南省374份SARI病例样本进行HCoV-OC43核酸筛查,并对核酸检测阳性样本进行棘突蛋白(Spike,S)、RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRp)和核衣壳蛋白(Nucleocapsid,N)三个靶基因扩增和序列测定。结合从GenBank数据库筛选的国内外42条代表序列和本研究所获得的S、RdRp和N三个靶基因全长序列构建基因亲缘性关系树,对本研究所获得的HCoV-OC43样本进行基因型别鉴定和基因特征分析,并对HCoV-OC43重要抗原S蛋白进行氨基酸位点变异分析。结果显示:在374份SARI病例样本中共检测出15份HCoV-OC43核酸阳性样本(15/374,4.01%),并在4份临床样本中获得S、RdRp和N基因全长序列。通过构建基因亲缘性关系树,结果显示有3株属于G基因型,1株属于H基因型。S蛋白氨基酸位点变异分析结果提示,2019年G基因型流行株(包括本研究的3株和美国株USA/MN306041/SC0810/2019)有特异性的3个氨基酸位点变异:L272P、P516S和S902A。2019年H基因型流行株(包括本研究的1株和美国株USA/MN306043/SC0841/2019)特异的氨基酸位点变异为N484D。本研究通过对2019年河南省流行的HCoV-OC43进行基因型别鉴定与基因特征分析,为我国HCoV-OC43的分子变异变迁研究提供了基线数据。     

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。     

不同寄主植物的烟粉虱(Bemisia tabaci)内共生菌传毒相关GroEL蛋白的一致性

通过对7种寄主植物上B型烟粉虱北京种群的内共生菌传毒相关groEL基因进行PCR扩增和测序,结合已有的相关序列,构建了groEL基因及其编码的GroEL蛋白的分子系统树。结果表明：烟粉虱内共生菌产生的groEL基因是一个非常保守的基因,北京不同寄主植物的烟粉虱内共生菌与IsraelB型烟粉虱内共生菌的groEL基因亲源关系非常近,位于同一进化分支,其编码的GroEL蛋白的分子系统树也基本上是一致的。不同物种的groEL基因及其编码的GroEL蛋白分别位于不同的分支,说明groEL基因及其编码的GroEL蛋白的分子系统树可以用于分析物种间的进化关系。氨基酸序列比较表明：烟粉虱内共生菌GroEL具有原核GroEL的保守氨基酸、ATP酶活性位点、多肽结合位点和GroES连接位点,为典型的hsp60。不同来源烟粉虱内共生菌GroEL有少数几个保守氨基酸发生了置换,可能不是GroEL功能的重要位点。说明在容易变异的细菌基因组中,groEL基因为了维持其正常重要的生理功能,会通过保持功能位点的稳定性来应对不同生态因素的影响。     

马铃薯Y病毒福建分离物P1基因的分子变异和结构特征

为揭示马铃薯Y病毒(Potato virus Y, PVY)P1基因的分子变异及结构特征, 并查明福建分离物P1基因的变异来源。文章设计一对简并引物从感染PVY的马铃薯病叶扩增、克隆获得福建分离物P1基因的cDNA全长序列, 分析其核苷酸序列和氨基酸序列的特征, 并采用贝叶斯法重建P1基因的系统发育树。结果显示, 12个福建分离物均成功扩增出预期大小(约915 bp)的特异性片段, P1基因的核苷酸序列与已报道的PVY不同株系的核苷酸序列一致性为73%~99%; QK44、XT02、XT08、LH05分离物的309 nt位置均检测到一个强烈的重组信号。12个PVY分离物中, P1蛋白有85个变异的氨基酸位点, 表明其高度变异; P1蛋白的第41~275位是一个高度保守的结构功能域, 含有3个保守的活性位点(H₁₉₂、D₂₀₁、V₂₃₅); 系统发育分析显示, 福建分离物形聚为3种不同的簇, 其对应的卷曲结构(Coiled-coil domain)和空间结构也不相同, 表明不同株系型的P1基因在系统发育关系上分化较大。该研究结果表明PVY P1基因在核苷酸序列、氨基酸序列以及空间结构具有高度变异性, 但行使P1蛋白功能的活性位点所在的氨基酸(H₁₉₂、D₂₀₁和V₂₃₅)均高度保守; 福建分离物P1基因的变异源主要来自碱基突变和基因重组。     

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。     

1996～2005年中国H3N2亚型人流感病毒神经氨酸酶基因特性分析

测定了1996~2005年间在中国分离并保存的395株H3N2亚型人流感病毒神经氨酸酶(NA)基因序列,应用生物信息学工具进行了分析。结果表明:NA基因序列的进化树表现为一主要进化主干伴随多侧分支进化,同一年份的毒株可以分为几个分支存在;疫苗株在NA基因序列进化树上存在明显的滞后现象;NA没有氨基酸的丢失与插入;抗原决定簇大部分位点保守且各抗原决定簇之间的变异情况各有特点,其中197~199位、431~434位和339~347位点的变异频率最高,而153位、328~336位、367~370位、400~403位抗原决定簇的氨基酸变异频率相对比较小;除了抗原决定簇外还有些氨基酸位点的变异频率很高,它们分别是18、23、30、93、143、208、216、221、249、265、267、307、385、437位氨基酸,其中143位和267位这两个位点的变异频率高于抗原决定簇位点,具体生物学意义还需要进一步研究;NA蛋白的酶活性中心位点高度保守;二硫键和糖基化位点保守。NA基因的这些特点为流感的预防、控制以及NA抑制剂药物的应用提供了一定的参考依据。     

鸭源H9N2AIV血凝素基因序列比较

为明确国内外鸭源H9N2亚型禽流感病毒(Avian influenza virus,AIV)血凝素基因(hemagglutinin,HA)的遗传进化关系、血凝素蛋白裂解位点的氨基酸结构特征和血凝素蛋白受体结合位点的氨基酸变异特征,本研究选取GenBank中登录鸭源H9N2亚型AIV HA基因,通过MEGA4.1进行比对和分析,并绘制其遗传进化树。结果表明,鸭源H9N2亚型AIV在遗传进化上分为2大谱系:即Ck-Bj-1-94-like和North-Ame-like,中国大陆鸭源H9N2亚型AIV和亚欧美其它国家鸭源H9N2亚型AIV在遗传进化上分居完全不同的谱系,相互之间遗传进化关系较远。从血凝素受体结合位点看,亚欧美国家鸭源H9N2亚型AIV在第183、190和226位点的氨基酸均为鸭源AIV经典H、E和Q,且高度保守。但中国大陆地区H9N2亚型AIV第183位为N;第190位为A or V or T,与中国大陆鸡源H9N2亚型AIV一致;第226位中国鸭源H9N2亚型AIV有相当一部分为L,且近年福建省H9N2亚型AIV分离株在此处均为L。提示我们,中国大陆地区H9N2亚型AIV鸭鸡和鸡鸭相互交叉感染较为普遍。     

鸡Tmem9B同源基因的克隆与序列分析

溶酶体跨膜蛋白9B (TMEM9B,c11orf15)是最近被发现的炎症信号通路中的关键因子,在NF-κB和MAPK信号途径起重要调控作用.本实验采用克隆技术成功获得了海兰褐鸡Tmem9B基因的全长编码序列,并利用生物信息学方法对Tmem9B进行序列分析和测序.结果表明,鸡Tmem9B同源基因编码序列全长570bp,进化高度保守,编码189个氨基酸的蛋白,序列上存在信号肽、Tmemb_9和跨膜序列等几种结构域,并含N端豆蔻酰化位点、N端糖基化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、酪蛋白激酶II磷酸化位点等3种修饰位点.同时,在鸡Tmem9B基因的开放阅读框内预测到5个microRNA靶位点,Tmem9B在鸡的骨骼肌、肾、脑等多种组织中广泛表达,推测鸡Tmem9B基因可能具有多种功能.本研究将为深入研究鸡Tmem9B基因的功能奠定基础.