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。     

SGTA基因及其蛋白的生物信息学分析

[目的]对SGTA基因及其蛋白的结构和特征进行生物信息学分析,为研究SGTA与肿瘤形成和发展的相关性提供理论基础。[方法]运用生物信息学数据库和软件对SGTA基因的结构、单核苷酸多态性位点(SNP)、SGTA基因与其他基因的相互作用网络、SGTA蛋白的理化性质、二级结构、蛋白结构域、蛋白翻译后修饰、蛋白质之间相互作用网络进行分析。[结果]人SGTA基因有5种可变剪接产物,编码区存在78个SNP位点,其中错义突变31个,无义突变1个。人SGTA蛋白由313个氨基酸组成,是稳定性不高的亲水蛋白,α-螺旋是其主要二级结构元件,属于TRP超家族,预测有3个磷酸化激酶修饰位点和数个潜在泛素化修饰位点。与SGTA存在相互作用的基因和蛋白多数与维持体内蛋白质稳定的分子伴侣功能相关。[结论]SGTA基因及其蛋白的生物信息学分析为进一步实验研究其在肿瘤形成和发展中的地位及调控机制奠定了基础。     

人VASH_1蛋白结构和功能的生物信息学分析

[目的]对人VASH_1蛋白结构和功能进行生物信息学分析。[方法]利用生物信息学工具对人VASH_1蛋白的基因结构、跨膜区域、空间结构、理化性质和功能区进行预测。[结果]人VASH_1蛋白由365个氨基酸残基组成,该蛋白等电点9.50,相对分子质量40 956.5Da,分子式为C1805H2874N532O536S11。通过分析发现该蛋白为非跨膜的亲水蛋白,主要由无规卷曲构成。[结论]人VASH_1蛋白是由365个氨基酸残基组成的亲水蛋白,含有21个磷酸化位点和13个可能的抗原位点,与多种蛋白间存在相互作用。     

木薯果胶甲基酯酶抑制因子MePMEI1的生物信息学分析

为探讨木薯MePMEI1的分子结构特征。通过PCR扩增和测序技术及生物信息学分析工具对木薯MePMEI1基因进行克隆、测序及相关生物信息学分析。结果表明木薯MePMEI1基因编码区全长609 bp,编码202个氨基酸残基;MePMEI1基因编码蛋白分子量21.78 k D,理论等电点(pI)约为5.51;生物信息学预测发现,木薯MePMEI1蛋白是稳定的亲水蛋白;具有跨膜区为分泌蛋白;含有1个PMEI结构域,1个糖基化位点,31个磷酸化位点;二、三级结构以α螺旋和无规则卷曲为主。该蛋白的生物功能可能与细胞被膜、酶和生长因子等相关。木薯MePMEI1基因的生物信息学分析为进一步研究其遗传特性和生理生化机制提供了理论依据。     

人转录因子AP4的生物信息学分析

[目的]预测分析人转录因子激活增强子结合蛋白4(activating enhancer binding protein 4,AP4)的性质、结构和功能。[方法]采用生物信息学方法对人AP4蛋白的理化性质、物种间同源性、信号肽与跨膜区、亲水性、蛋白亚细胞定位、蛋白质二/三级结构、三级结构可靠性、蛋白质相互作用等方面进行预测和分析。[结果]人AP4蛋白全长338个氨基酸,理论等电点5.63,相对分子质量38.73 kDa。AP4在进化上较为保守,不含信号肽与跨膜区,属于亲水性蛋白质,94.1%可信度定位于细胞核。二级结构含10个α螺旋区,占全部氨基酸的54.14%,5个β折叠区,占7.99%,其余37.87%的氨基酸处于无规卷曲状态。三维建模结果可靠。预测到10个与AP4存在相互作用的蛋白。[结论]系统预测分析了人AP4蛋白的性质、结构和功能。     

大肠杆菌MG1655三个膜蛋白的生物信息学分析

从NCBI数据库中检索大肠杆菌MG1655膜蛋白pspD、yiaW和yeeE的氨基酸序列,采用生物信息学在线分析软件对三种膜蛋白的理化性质、保守结构域、跨膜区、信号肽、磷酸化位点、糖基化位点及相互作用蛋白拓扑网络进行了预测分析。实验表明psp D为亲水性蛋白,分子中不存在跨膜结构,yiaW和yeeE为疏水性蛋白,分子中分别有2个和9个跨膜区;3个蛋白分子中均不存在信号肽序列,也没有磷酸化位点,pspD中有1个糖基化位点,yiaW和yeeE中分别有2个和7个糖基化位点。3个蛋白二级结构中组成最多的是α-螺旋分别占56.16%、57.94%和42.61%。三级结构的预测结果与二级结构预测一致。对其相互作用蛋白的拓扑网络预测发现,pspD属于噬菌体休克蛋白操纵子家族成员,与pspA、pspB和pspC蛋白关系最为密切,推测其可能在特殊环境中对于维持膜功能有极其重要的作用;yiaW与yiaV蛋白为膜融合蛋白(外排泵组件,信号锚,与物质外排有关),和ycdZ (DUF1097家族内膜蛋白)、nrfA (亚硝酸还原酶)、nrfD (甲酸依赖亚硝酸盐还原酶)蛋白相互作用关系最为密切。yeeE蛋白与保守蛋白yeeD和yedF为同源蛋白,关系最为密切。此外,yeeE蛋白与cysJ、Cysp、cysN、cysD等硫酸盐跨膜运输蛋白关系密切,根据前面的预测其有9个跨膜区,推测其可能与物质的跨膜转运相关。     

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。     

家蝇小热休克蛋白(sHsp20.6)的生物信息学分析

研究家蝇小热休克蛋白sHsp20.6的生物学功能。方法应用生物信息学的方法和工具对家蝇sHsp20.6的理化性质、疏水性、跨膜区和信号肽、膜体分析、二级结构功能域、蛋白质的功能分类预测、多重序列比对与系统发育树构建、三级结构建模进行分析。结果表明:家蝇sHsp20.6是一个亲水蛋白,分子量为20.64kD,等电点为5.66,不具有跨膜区和信号肽,包含有一个HSP20的结构域,主要构成原件为α螺旋和无规则卷曲,三维结构预测显示该蛋白为棒状结构,C端结构域具有7个片层结构。聚类分析显示,家蝇sHsp20.6蛋白与昆虫中的直系同源小热休克蛋白(orthologoussmallheatshockprotein)聚为一类。     

2019新型冠状病毒S蛋白的结构和功能分析

运用生物信息学,预测急性呼吸系统综合症冠状病毒2(SARS-CoV-2/2019-nCoV)的基本理化性质、结构、功能和抗原表位等,为新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的防治提供思路。应用ExPASy分析S蛋白的消光系数、不稳定系数和半衰期等理化性质;利用SignaIP v5.0分析S蛋白的信号肽;应用TMHMM分析S蛋白的跨膜区;利用NetPhos3.1在线工具预测S蛋白的磷酸化位点;应用Pfam预测S蛋白的结构域;应用PSIPRED分析S蛋白的二级结构特征;利用SWISS-MODEL构建S蛋白的三级结构;利用BLAST分析SARS-CoV-2的S蛋白与其他物种的相似性;利用MEGA软件分析2019-nCoV的S蛋白与其他物种的进化关系。S蛋白由1 273个氨基酸组成,其相对分子质量为141 178.47,等电点为6.24,含有一个跨膜区,是低亲水性分泌蛋白;S蛋白的基本组成单位为纤突蛋白,其二级结构中以无规则卷曲和螺旋结构为主,三级结构中纤突糖蛋白和ACE2复合体具有重要的意义;2019-nCoV与蝙蝠冠状病毒和SARS-CoV同源;S蛋白存在多个潜在的线性T细胞和B细胞表位,1 202～1 210位氨基酸区域的抗原性和应答频率最高。生物信息学技术有利于了解S蛋白的理化性质、结构、功能和潜在的线性T细胞表位等,可为新型冠状肺炎的研究和防治提供参考依据。     

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。     

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。     

金黄色葡萄球菌前噬菌体PT1028ORF001基因的生物信息学分析及原核表达

[目的]对金黄色葡萄球菌前噬菌体的PT1028ORF001基因进行生物信息学分析,并进行原核表达,为金黄色葡萄球菌前噬菌体基因的功能研究提供参考数据。[方法]将金黄色葡萄球菌ATCC 25923菌株功能未知的基因通过BLAST比对,从中发现了一个噬菌体PT1028的基因序列,将该基因命名为PT1028ORF001。使用Protparam、Prot Comp9. 0、NCBI保守结构域数据库、TMpred、Net Phos 3. 1 Server、PSIPRED、SWISS-MODEL等在线生物信息软件,分析PT1028ORF001蛋白的理化性质、亚细胞定位、保守结构域、跨膜区域、磷酸化修饰位点、二级结构和三维结构。用自行设计的引物扩增PT1028ORF001基因,扩增产物经酶切回收后与原核表达载体p ET-32a相连接,构建重组表达质粒,将该重组质粒转化E. coli TG1内,经菌落PCR鉴定后,增菌培养并提取质粒,再转化E. coli BL21 (DE3),经IPTG诱导表达后进行SDS-PAGE检测分析。[结果]PT1028ORF001蛋白由569个氨基酸组成,相对分子质量为64 671. 34 Da,等电点为8. 07,负电荷氨基酸残基总数为71个,正电荷氨基酸总数为73个,分子式:C2894H4530N762O885S16,原子总数9087个,是一种稳定的亲水蛋白质,定位于细胞膜上,与功能未知的DUF927蛋白超家族具有高度同源性,第202-223、240-258位氨基酸分别形成一个典型的跨膜区,潜在的磷酸化修饰位点共71个,二级结构中ɑ螺旋占比最高(40. 60%),其次是无规则卷曲(39. 89%),三维空间结构与二级结构预测结果相符。成功构建了表达载体p ET-32a(+)-PT1028ORF001,经IPTG诱导后重组蛋白获得了表达,蛋白相对分子质量为82. 4 k Da。[结论]PT1028ORF001基因的生物信息学分析结果以及该基因的成功克隆与表达,为深入研究该蛋白及其他金黄色葡萄球菌前噬菌体基因的功能奠定了一定基础。     

黄瓜CsEXP 10基因的电子克隆及生物信息学分析

以黄瓜CsEXP10 cDNA片段为信息探针,利用电子克隆和序列拼接方法获得了1191bp的cDNA序列。应用生物信息学软件预测了该蛋白的理化性质、卷曲螺旋、疏水性、信号肽、跨膜结构、糖基位点、活性位点、亚细胞定位及二级和高级结构。结果表明：该蛋白是一个疏水性稳定蛋白,定位于细胞壁,含有4个α-螺旋,11个β-折叠,5个跨膜区域,10个糖基化位点,具有催化域和多糖结合域两个结构域。     

金黄色葡萄球菌ymdB基因的克隆表达及生物信息学分析

[目的]克隆、表达金黄色葡萄球菌ymd B基因,并对其编码产物进行生物信息学分析。[方法]以金黄色葡萄球菌ATCC 25923菌株的基因组DNA为模板,用聚合酶链式反应扩增ymd B基因,将扩增基因酶切后与表达载体pET-32a(+)连接,构建重组质粒并转化大肠杆菌TG1,增菌培养后提取质粒,经PCR、基因测序鉴定后,再转化大肠杆菌BL21(DE3),对转化菌株进行诱导后,进行10%SDS-PAGE分析。使用Protparam、PSORT、CDD、Signal P 4. 1、TMpred、Net Phos 3. 1 Server、PSIPRED、SWISS-MODEL等软件,分析YmdB蛋白的氨基酸数目、相对分子质量、理论等电点、带电荷氨基酸总数、半衰期、稳定性、疏水性、亚细胞定位、保守结构域、信号肽、跨膜区、磷酸化位点、二级结构、三维结构等。[结果]构建了表达载体pET-32a(+)-ymd B,在37℃经异丙基-β-D硫代半乳糖苷(IPTG)诱导后获得表达。YmdB蛋白由266个氨基酸组成,相对分子质量为30134. 53Da,等电点为6. 23,正电荷氨基酸总数为33个,负电荷氨基酸总数为35个,在大肠杆菌内的半衰期为10 h以上,是稳定的亲水蛋白质,定位于细胞质中,与YmdB蛋白家族具有相似的保守结构域,没有信号肽,有一个跨膜区和14个磷酸化位点,二级结构中ɑ螺旋、β折叠和无规则卷曲分别占42. 11%、9. 40%、48. 49%,三维空间结构与二级结构预测结果大致相同。[结论]成功克隆、表达了金黄色葡萄球菌ymdB基因,并对YmdB蛋白进行了生物信息学分析,为深入研究该蛋白的分子作用机理打下一定基础。     

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。     

羊流产嗜衣原体ompA基因克隆及生物信息学分析

分析羊流产嗜衣原体ompA基因结构并预测其编码蛋白的结构和功能。采用DNA Star、DNA MAN、vector NTI suite11.5序列分析软件和在线网站ExPASy分析该基因的结构和预测其编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、一级结构修饰位点、二级结构特征及三维空间构象、潜在抗原表位等。结果显示,该基因全长1 170 bp,可编码389个氨基酸,编码蛋白理化性质较稳定,无各种亚细胞定位序列,含有多个能被其他酶修饰的位点,该蛋白以无规则卷曲为主,大部分氨基酸残基包埋在分子内部,含5个跨膜区,3个亲水性较强的抗原表位。ompA基因生物信息学分析结果为ompA蛋白功能的深入研究和新型多价疫苗的开发提供了基础数据。     

牛NAD(+)异柠檬酸脱氢酶生物信息学分析

异柠檬酸脱氢酶(IDH)是三羧酸循环中的关键酶。为了进一步探索IDH的结构与功能,利用生物信息学方法对牛NAD(+)IDH进行分析。结果表明,该蛋白为亲水性蛋白,呈碱性,无跨膜区,在β亚基N端存在长度为16个氨基酸的信号肽,亚细胞定位在线粒体。二级结构预测结果显示该蛋白的三个亚基均以α螺旋为主,并且其上的螺旋和折叠均紧密有序排列,这有助于形成特定的结构域并发挥特定的生物学功能。对α和γ两个亚基采用同源建模法预测其三级结构模型,β亚基采用折叠识别法预测其三级结构模型,预测结果质量评估均较好。此外,分析了不同亚基的表面电荷分布,并预测了最可能的异柠檬酸和ADP的结合位点。通过生物信息学方法进行合理预测,为进一步研究IDH家族尤其是哺乳动物NAD(+)IDH提供了重要理论依据。     

人ASK1基因原核表达载体的构建及其功能分析

[目的]构建人ASK1基因原核表达载体并进行生物信息学分析。[方法]以pCDNA3.1-hASK1为模板扩增hASK1基因,构建pGEX-KG-hASK1重组质粒,菌落PCR筛选阳性克隆并进行测序验证,最后对hASK1蛋白进行生物信息学分析。[结果]成功构建原核表达载体pGEX-KG-hASK1。生物信息学分析显示,hASK1蛋白由1 374个氨基酸残基组成,等电点5.52,相对分子质量154.5 k Da。该蛋白无跨膜区结构,二级结构由α-螺旋、折叠延伸链、无规卷曲构成。[结论]hASK1蛋白是含1 374个氨基酸残基的亲水蛋白,含79个磷酸化位点,能与多种信号蛋白相互作用。     

GPC3基因的结构与功能生物信息学预测

磷脂酰肌醇蛋白聚糖3(Glypican 3,GPC3)作为原发性肝癌标志物,对其结构与功能进行生物信息学分析。借助生物信息学相关软件,对该基因所编码的氨基酸理化性质、信号肽、跨膜结构、蛋白质的二级结构,蛋白质翻译后修饰、蛋白三级结构及亚细胞定位及B细胞线性表位、蛋白质相互作用网络进行生物信息学分析。GPC3蛋白为稳定的亲水性蛋白,具有信号肽,主要定位于细胞质膜。二级结构元件只要以α螺旋,β折叠为主。有18个Ser、7个Thr、23个Tyr可成为蛋白激酶磷酸化位点。GPC3蛋白与Wnt信号家族蛋白具有相互作用。分析预测GPC3,为探究其参与原发性肝癌方面有重要意义。     

SARS-CoV推测N蛋白功能结构的生物信息学研究

目的:利用生物信息学方法理论分析不同地区来源的SARS冠状病毒(SARSCoV)推断N蛋白的基因组与氨基酸序列的差异及分子生物学特征以及基因突变对蛋白结构功能的影响。方法:针对GenBank上发布的来自不同国家地区的15条SARSCoV基因组序列,采用生物信息学软件分析其推测N蛋白的CDS和氨基酸序列,分别找出突变位点并预测其等电点及功能结构域。结果:SARSCoV推测N蛋白基因组序列存在5个变异位点导致蛋白序列有4个位点发生突变。在该蛋白上发现四个有意义的低成分复杂性区域;未发现卷曲螺旋、跨膜螺旋和信号肽序列。基因突变造成4条序列在功能位点数量上减少,但未影响抗原决定簇。预测发现两个保守的Domain和一个丝氨酸富集区。结论:不同地区来源的15条推测N蛋白序列的变异很少。基因突变导致部分序列功能位点数量发生改变,但未影响抗原决定簇的数量。