猪胸膜肺炎放线杆菌转铁结合蛋白基因（rbp8）分析及建模

为了深入研究猪胸膜肺炎放线杆菌（Actinobacillus pleuropneumonie,App）转铁结合蛋白基因（Transferrin BindingProtein8,脚）的生物学特性,采用生物信息学方法,对GenBank中的5株App的TbpB的核酸及其氨基酸序列进行比对,选取其中的中国湖北分离株（JL03）对其分子结构、理化性质及功能域、蛋白质二级和三级结构等重要参数进行了预测和分析,并在三级结构的基础上进行了同源建模。结果表明,不同APP菌株之间核酸序列相似性较大,而氨基酸序列存在较大差异,二级结构以延伸链和随机卷曲为主要构件,其空间结构与脑膜炎双球菌GNAl870蛋白相似性较高,以此为模板成功构建了三维结构分子模型,为TbpB基因功能的深入研究提供了线索和参考依据。     

猪胸膜肺炎放线杆菌ApxIIA基因的序列分析及其B细胞表位预测

为了进一步研究猪胸膜肺炎放线杆菌(Actionobacillus pleuropneumoniae,App)ApxIIA基因的结构和功能,选取GenBank中6株不同App分离株,采用生物信息学方法对其ApxIIA基因及其编码氨基酸序列进行同源性比对,并选择其中AY232288.1菌株(湖北分离株)ApxIIA基因为研究对象,分析该基因所编码蛋白质的理化性质,并对其可能形成的二级结构及B细胞表位进行预测和分析.结果表明,6株不同App分离株ApxIIA基因核苷酸及氨基酸序列同源性分别为65.56﹪和88.42﹪,在AY232288.1菌株ApxIIA蛋白的肽链中,745～751和801～807区段可能是其B细胞表位优势区.本研究首次利用生物信息学方法对ApxIIA基因及其蛋白质结构进行了分析和预测,为ApxIIA基因功能的深入研究及APP多表位疫苗的设计奠定了基础.     

肺炎克雷伯菌Hfq蛋白特性及对耐药的影响

Hfq(host factor for RNA phage QB replicase)蛋白是一个全局性调节因子,广泛参与细菌生长、趋化、毒力、耐药及应对外界选择压力等方面的调节,但在肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae,KP)中的功能尚不清楚。本研究从临床病例中分离到59株KP,将其hfq基因与11例常见临床感染菌株hfq基因〔从美国国立生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information, NCBI)数据库下载〕进行了比较。所有hfq基因经EMBOSS Transeq翻译成氨基酸序列,用MAFFT软件进行多序列比对,并通过NCBI数据库中的保守结构域预测Hfq蛋白结构域。分别采用ESPript3.0、Phyre2分析Hfq蛋白的二、三级结构。59株KP中仅3株hfq基因的5个密码子位点存在差异,而其蛋白质氨基酸序列完全一致。KP与大肠埃希菌、阴沟肠杆菌、痢疾志贺菌之间,Hfq蛋白的氨基酸序列相似度较高,主要区别在C末端上;与金黄色葡萄球菌、产单核细胞李斯特菌相比,KP Hfq蛋白在N末端和C末端上差别较大;所有菌株C末端均呈酸性。三级结构预测提示68(66.67%)个氨基酸与模板序列一致, 较为保守的功能结构为54-VYKHAI-59序列。采用CRISPR/Cas9同源重组技术敲除KP的hfq基因,并对其进行药物敏感性测试,结果显示,基因敲除菌株对抗生素的耐药性较野生株有显著下降(P<0.05),差异有统计学意义,提示KP的Hfq蛋白氨基酸序列非常保守,可能参与了KP的耐药调节。     

桃拉综合征病毒中国株ZHZC3全基因测序及分子结构预测

设计8对引物分片段扩增桃拉综合征病毒中国分离株ZHZC3全基因组,病毒两末端序列采用末端快速扩增方法(RACE)获取。扩增产物克隆到pMD18-T载体并测序,用DNAstar软件拼接全序列及同源性比较。结果显示ZHZC3全序列除去3′poly(A)尾,由10202个碱基组成,有两个开放阅读框,分别编码2107和1011个氨基酸的聚蛋白。与美国参考株HI94相比,在编码区没有核苷酸的缺失和插入,但在5′UTR缺失3个A,两者整体核酸同源性达97.9%。ORF1中ZHZC3与HI94及巴西株(BLZ01)的核酸同源性分别为97.6%、97.7%,在ORF2中ZHZC3与HI94、BLZ01的核酸同源性则分别为98.3、97%。与国外株ORF2的部分序列比较发现:ZHZC3和中国台湾株均与美国株HI94同源性最高。克隆分析6株TSV中国大陆株主要结构蛋白CP2基因,发现其编码的氨基酸存在三个高变区,中国大陆株更有其独特的氨基酸变异模式,312(S),449(A),451(Q)和468(H)。表明该病毒的整体变异性不高,但中国的流行株已形成其自己的遗传演变特征。在此基础上,利用生物学软件对CP2蛋白功能域和三维结构进行了预测,为进一步分析CP2蛋白结构与功能关系奠定了基础。ZHZC3株是第一个测定全序列的TSV中国株。     

水稻中与拟南芥CYP704B1基因同源序列的查找及序列分析

本文运用了生物信息学方法对在水稻中与拟南芥CYP704B1同源序列的查找及对该条序列进行核酸一级结构和其表达产物的一级结构、二级结构以及三级结构进行初步分析。通过分析我们得出,该条序列长度为1903bp,有多种酶的限制性酶切位点,与其Sorghum bicolor hypothetical protein基因相似性很高,本条序列共编码506个氨基酸。预测的相对分子质量为58164.91ku,理论的PI为8.56。氨基酸总体来说疏水性不强,属于亲水性氨基酸。有22个磷酸化位点。该蛋白质有信号肽,有一个跨膜区,该氨基酸序列二级结构的分析结果显示,a螺旋占52.96%;延伸链占11.26%,无规卷曲所占的比例为35.77%,并且分布不连续。该序列编码的蛋白质含有一个跨膜结构域并且重叠了一个低度复杂结构域。通过Swiss Model全自动模式对该蛋白三级结构预测与分析,该蛋白最佳匹配的模板是3mzs.1.A.最佳比对区域位于其该蛋白序列的第28-506位氨基酸残基,序列一致性达21.19%,GMQE值为0.55。通过对其系统发生树的建立,由两种方法N-J法和M-P法构建的系统树,可以看出该同源序列与Aegilops tauschii节节麦和Zea mays玉米同源相似性较近。     

桃拉综合征病毒中国株ZHZC3全基因测序及分子结构预测

设计8对引物分片段扩增桃拉综合征病毒中国分离株ZHZC3全基因组,病毒两末端序列采用末端快速扩增方法(RACE)获取.扩增产物克隆到pMD18-T载体并测序,用DNAstar软件拼接全序列及同源性比较.结果显示ZHZC3全序列除去3' poly (A)尾,由10202个碱基组成,有两个开放阅读框,分别编码2107和1011个氨基酸的聚蛋白.与美国参考株HI94相比,在编码区没有核苷酸的缺失和插入,但在5' UTR缺失3个A,两者整体核酸同源性达97.9%.ORF1 中ZHZC3与HI94及巴西株(BLZ01)的核酸同源性分别为97.6%、97.7%,在ORF2中ZHZC3与HI94、BLZ01的核酸同源性则分别为98.3、97%.与国外株ORF2的部分序列比较发现ZHZC3和中国台湾株均与美国株HI94同源性最高.克隆分析6株TSV中国大陆株主要结构蛋白CP2基因,发现其编码的氨基酸存在三个高变区,中国大陆株更有其独特的氨基酸变异模式,312 (S), 449 (A), 451 (Q) 和468 (H).表明该病毒的整体变异性不高,但中国的流行株已形成其自己的遗传演变特征.在此基础上,利用生物学软件对CP2蛋白功能域和三维结构进行了预测,为进一步分析CP2蛋白结构与功能关系奠定了基础.ZHZC3株是第一个测定全序列的TSV中国株.     

北京脓毒症患儿血清中发现的3型人副肠孤病毒的全基因组序列分析

3型人副肠孤病毒(Human parechovirus 3,HPeV3)是2004年发现的与儿童脓毒症密切相关的一种病原体。HPeV基因组是不分节段的单股正链线性RNA。测定其全基因组序列有助于了解北京儿科患者中流行的HPeV3的遗传背景和进化地位。方法采用将一名脑脊液和血清中HPeV3核酸检测均为阳性的脓毒症患儿(编号:BJC3174)的血清标本接种到细胞后从培养上清中检测到HPeV3核酸,随后分段扩增HPeV3BJ-C3174株的全基因组序列,并进行序列测定、拼接及分析。结果表明BJ-C3174株基因组全长(未包括3′末端的PolyA尾)7 329个核苷酸(nt),其中5′和3′编码区(UTR)分别长707nt和91nt,编码区长6 531nt,可编码一个长为2 177个氨基酸的多聚蛋白。BJ-C3174病毒株与已发表的HPeV3型病毒株位于同一进化分枝,而与HPeV8、HPeV6和HPeV1等型别进化距离较远。BJ-C3174株与德国HPeV3BONN-2株亲缘关系最为密切,两者核苷酸相似性达到99.3%,氨基酸相似性达到99.8%,均高于其与HPeV3原型株A308/99的相似性(89.6%和98.6%)。各基因片段中,BJC3174株均与BONN-2株相似性最高,核苷酸和氨基酸相似性分别达到98.3%和99.3%以上。未发现BJ-C3174株存在基因重组现象。     

盘基网柄菌早衰蛋白结构与功能生物信息学分析

早衰蛋白(presenilin, PS)是γ分泌酶的组成成分,其突变可造成阿尔兹海默病(Alzheimer disease,AD)的形成。因PS所造成AD的发病机理较复杂,因而我们想探究一下模式生物盘基网柄菌(Dictyostelium discoideum)是否能够作为研究早衰蛋白的模型。从NCBI网站中得到盘基网柄菌早衰蛋白DdPsenA和DdPsenB氨基酸序列,随后利用ProtScale、ProtParam理化性分析工具、保守结构域、TMHMM2跨膜区分析网站、进化树软件MEGA6.0、二级结构PredictProtein以及三级结构SWISS-Model服务器对上述蛋白进行生物信息学分析。DdPsenA的氨基酸长度为622,是亲水性蛋白,其相对分子质量为69 502.79,等电点为4.53。DdPsenB的氨基酸长度为473,属于疏水性蛋白,其相对分子质量为52 558.74,等电点为4.49,与DdPsenA同属于Peptidase_A22B超家族。跨膜分析出DdPsenA和DdPsenB均有8个跨膜区。DdPsenA与人类presenilin-2序列相似性为67%,Dd PsenB与人类presenilin-1序列相似性分别为60%。盘基网柄菌可以作为研究早衰蛋白功能和作用机制的模型。     

来自肺炎患儿的A1基因亚型人偏肺病毒全基因组序列分析

人偏肺病毒(human metapneumovirus,HMPV)是婴幼儿呼吸道感染的重要病原之一。本研究目的在于分析在HMPV监测中发现的少见型别A1基因亚型BJ-1610的全基因组序列,为HMPV的进一步研究提供数据支持。BJ-1610来源于一名患有肺炎的3月龄女婴的鼻咽洗液标本。对该毒株进行全基因组RNA分段扩增、测序、序列拼接并分析其基因组特征、变异程度及是否存在重组等现象。BJ-1610株基因组全长为13 406nt(KU821121)。BJ-1610与HMPV参考株进行全基因和各蛋白核苷酸和氨基酸序列比较,显示全基因组的核苷酸相似性范围为81.2%~98.4%,其中相似性最高的为澳大利亚株(KC562226),而SH和G基因则与其他澳大利亚株相似性更高。系统进化分析发现BJ-1610与HMPV A1基因亚型参考株位于同一分支,显示了与相似性分析相同的特征。对BJ-1610的膜表面蛋白F、SH和G蛋白序列进行分析结果显示,F蛋白最为保守,SH基因编码区的终止密码发生了突变,导致终止密码后移15位,长度由552bp变为567bp;G蛋白氨基酸序列突变较多,并导致N-糖基化位点的减少。HMPV作为儿童呼吸道疾病的重要病原之一,对其流行株基因组的分析将对其流行特征、遗传进化、致病机理、疫苗研制和抗病毒药物研发等方面的研究产生积极的推动作用。     

浙江地区鼬獾和犬源狂犬病病毒分离株全基因组测序与分析

测定浙江地区狂犬病病毒分离株(鼬獾和犬)全基因组序列,从分子水平对病毒进行遗传变异特征分析,了解狂犬病病毒在浙江的流行和变异情况以及目前浙江流行株的遗传学背景,以丰富中国狂犬病病毒街毒流行株的全基因组信息。脑内接种1~2日乳鼠分离狂犬病病毒,RT-PCR反应测定浙江地区狂犬病病毒分离株全基因组核苷酸序列,并进行编码蛋白和序列相似性比较及种系发生分析。测序获得狂犬病病毒浙江淳安鼬獾分离株F02、F04和松阳犬分离株D01、D02全基因组核苷酸序列信息:基因组全长11 923和11 925 nts,前导序列Leader长58nts,5个ORF为:NP(1 353 nts);PP(894 nts);MP(609 nts);GP(1 575 nts);LP(6 386 nts),N-P-M-G间隔序列长2、5、5 nts;G-L基因间的伪基因Ψ长423 nts;Trailer尾长70 nts。核酸BLAST及多重序列比对分析显示浙江地区4个狂犬病病毒分离株的全基因组序列的组成和结构符合弹状病毒科狂犬病病毒属的特征;中国毒株之间特别是浙江同种动物狂犬病病毒之间各个基因区域核苷酸与氨基酸序列相似性最高,浙江病毒全基因组序列编码蛋白氨基酸序列相似性高于核苷酸序列相似性,说明蛋白质编码基因的核苷酸变异大多属于同义突变;浙江病毒负链RNA基因组5个基因编码氨基酸的长度没有变异,5个编码蛋白仅表现较少的序列变化;浙江病毒与本研究选择的代表性引用街毒株或者来自街毒的减毒株的变异位点和变异类型相似,多重序列相似性的比较和种系发生分析显示所分离的狂犬病病毒浙江街毒株均属于基因1型,具有较独特的中国地域性特点,故本研究中的浙江地区分离株极有可能是自然界中固有的街毒株。     

单增李斯特菌新疆分离株lmo0160基因克隆及序列分析

【目的】单增李斯特菌是一种重要的食源性致病菌,常引起人和动物致病。其细胞壁表面LPXTG基序蛋白在单增李斯特菌致病过程中发挥重要作用,根据参考株全序列预测的41个LPXTG基序蛋白中仍有部分蛋白功能未知。对单增李斯特菌新疆绵羊脑分离株LM90SB2的LPXTG基序蛋白Lmo0160的基因进行克隆及生物信息学分析,为功能验证提供基础。【方法】根据GenBank中收录的lmo0160序列设计特异性引物,利用PCR方法对新疆分离株的lmo0160基因进行扩增,将扩增产物克隆到pMD 19-T载体,进行PCR、双酶切鉴定及序列测定,并对基因核苷酸序列和蛋白序列进行分析。【结果】分离株LM90SB2的lmo0160序列全长为1 708 bp,包含1 428 bp的开放阅读框,共编码475个氨基酸;LM90SB2株lmo0160核苷酸序列与CFSAN008100株(4b型,美国)、CFSAN023463株(4b型,美国)、J2-064株(4b型,美国)、F2365株(4b型,奶酪,美国)和NTSN株(4b型,绵羊脑,中国扬州)相似性为99.0%-99.1%;与M7株(4a型,牛奶,中国浙江)相似性为97.2%,与Finland1998株(1/2a型,美国)、N53-1株(1/2a型,熟火腿,瑞士)、N1546株(1/2a型,鱼,丹麦)和EGD-e株(1/2a型,美国)相似性为87.2%-91.1%;其推导的氨基酸序列与上述菌株相似性为91.8%-99.4%。系统进化树显示,LM90SB2菌株的lmo0160基因与CFSAN023463、F2365和NSTN菌株亲缘关系较近,处于同一分支上,而与标准株EGD-e菌株亲缘关系较远。蛋白质二级结构预测表明,LM90SB2的Lmo0160蛋白为亲水性蛋白,无信号肽,不形成跨膜结构。蛋白结构域预测表明Lmo0160蛋白含有胶原蛋白结合域和Cna B结构域。【结论】克隆了LM90SB2的lmo0160基因,为进一步研究LM90SB2的lmo0160基因功能奠定了基础。     

柳树β微管蛋白基因家族的克隆和序列分析

该研究克隆鉴定了旱柳和龙爪柳β微管蛋白基因,并对其进行了序列相似性、系统发育、染色体定位以及表达模式的分析。结果显示,2种柳树β微管蛋白基因家族各有20个成员,家族内部成员间核酸和氨基酸序列相似性分别在74.0%和86.6%以上,种间同源蛋白氨基酸序列相似性在85.8%以上,柳树与其它植物β微管蛋白间的氨基酸序列相似性在81.5%以上。系统发育分析显示,柳树β微管蛋白家族被分为4个亚组,结合杨树β微管蛋白基因染色体定位,推测柳树β微管蛋白基因家族经历了杨柳科全基因组重复事件和串联重复事件,而柳树TUB11和TUB12可能来源于区段重复或者转座。基因表达模式分析发现,该家族成员的表达具有一定的组织特异性,并且部分重复基因对在所检测组织中表达差异较大。柳树β微管蛋白基因家族成员序列的高度相似性、成员数量的进化扩张、以及表达模式的多样性可能赋予了细胞分裂与生长更高的灵活性,这对多年生木本植物的生长发育习性意义重大。     

口蹄疫病毒非结构蛋白P3区的基因序列及分析

以口蹄疫Akesu/58分离株的53代牛舌皮病料为材料,采用RT-PCR法,扩增和克隆了两个约1.5kb的DNA片段.核酸序列测得结果对接后,涵盖了全部P3区的基因序列.口蹄疫Akesu/58分离株基因组P3区的核酸序列共计2,724nt,包括一个终止密码子TAA,共编码907个氨基酸;其中非结构蛋白3A的基因是459nt,编码153个氨基酸;3个3B(VPg)基因分别是69、72和72nt,氨基酸分别为23、24和24;3C是639nt,213个氨基酸;3D是1,413nt,471个氨基酸.各蛋白间由Glu/Gly(Ser)连接.序列比较显示3A的C端易变,其它区的变易呈零星散在.     

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.     

口蹄疫病毒非结构蛋白P3区的基因序列及分析

以口蹄疫Akesu/ 5 8分离株的 5 3代牛舌皮病料为材料 ,采用RT PCR法 ,扩增和克隆了两个约 1.5kb的DNA片段。核酸序列测得结果对接后 ,涵盖了全部P3区的基因序列。口蹄疫Akesu/ 5 8分离株基因组P3区的核酸序列共计 2 ,72 4nt,包括一个终止密码子TAA ,共编码 90 7个氨基酸 ;其中非结构蛋白 3A的基因是 45 9nt,编码 15 3个氨基酸 ;3个 3B(VPg)基因分别是 6 9、72和 72nt,氨基酸分别为 2 3、2 4和 2 4;3C是 6 39nt,2 13个氨基酸 ;3D是1,413nt ,471个氨基酸。各蛋白间由Glu/Gly(Ser)连接。序列比较显示 :3A的C端易变 ,其它区的变易呈零星散在     

副粘病毒Tianjin株NP、P、M及L蛋白的生物信息学分析

为了进一步明确副粘病毒Tianjin株的来源和种系进化地位,探讨其高致病性的机制.对Tianjin株NP、P、M及L蛋白进行了生物信息学分析.进化树显示:Tianjin株属于副粘病毒亚科呼吸道病毒属,且很可能为仙台病毒新的基因型.相似性比较表明,P蛋白变异最大.相似性仅为78.7%～91.9%;L蛋白相似性最高,为96.0%～98.0%.序列比对显示:NP蛋白氨基酸序列中存在15个独特的变异位点,P蛋白存在29个,M蛋白存在6个,L蛋白存在29个.这些独特变异位点的存在很可能是导致Tianjin株在宿主来源和致病特点等方面与已知仙台病毒株具有较大差异的原因.     

黑曲霉果胶裂解酶的生物信息分析

用生物信息方法对果胶裂解酶(PNL)基因的核酸序列及其推导氨基酸序列的组成、亚细胞定位、疏水性/亲水性以及二、三级结构等进行分析.结果表明,黑曲霉的PNL为具有一定亲水性的稳定酸性分泌蛋白,具有明显的信号肤,无跨膜结构区,保守功能结构域为Pee_lyase_C.二级结构主要构成是不规则卷曲,具有以β片层结构为基础的相似三维空间结构.     

美洲大蠊3-磷酸甘油醛脱氢酶基因的克隆及表达

旨在通过5’-RACE获得美洲大蠊3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)基因的全长cDNA序列,进行生物信息学分析,构建原核表达载体,诱导重组蛋白表达,为进一步研究其功能奠定基础.通过3’-RACE技术,PCR扩增获取编码美洲大蠊GAPDH蛋白的全长cDNA序列;采用生物信息学方法推导出该序列编码的氨基酸序列及其理化性质;预测信号肽、蛋白疏水性、可溶性、跨膜区结构、二级结构、三级结构,并构建系统发育树;构建原核表达载体pET28a-GAPDH,IPTG诱导重组蛋白表达,并用Histag抗体Western blotting验证.结果显示,美洲大蠊GAPDH基因,其完整阅读框含999个碱基,编码332个氨基酸.序列分析显示,该蛋白与家蚕GAPDH相似性为89％,具有GAPDH保守功能域,经IPTG诱导获得重组蛋白.     

猪瘟弱毒C81株全基因组测序及分子结构预测

参照已发表的猪瘟病毒弱毒株的序列,设计7对覆盖全长基因组的引物,通过RT-PCR从感染猪瘟病毒弱毒株的PK-15细胞中扩增得到7个cDNA片段,分别克隆到pMD18-T载体并测序,利用DNASIS软件获得猪瘟病毒C81株全基因组序列(GenBank:AY663656)。C81株基因组全长12310nt,只有一个大的开放阅读框,编码3898个氨基酸的聚蛋白。序列分析表明,C81株开放阅读框与其它各毒株核苷酸和氨基酸序列的同源性变化较大,分别为84.4%~99.6%和91.6%~99.4%。同时,我们绘制了26株CSFVORF的进化树,比较了CSFV5'非翻译区核苷酸序列并推测其二级结构,发现不同毒株之间存在较大的差异,另外对C81株聚蛋白的功能域和三维结构进行了预测。