序列同源性分析软件Blast的WEB界面构建及其应用

基于局域网(Intranet)内的PC/Linux服务器, 构建了序列同源性分析软件Blast的WEB界面. 局域网内的所有计算机均可通过WEB方式访问该服务器进行公共数据库和自建数据库的查询,具有保密、高效、免费的优点,能够满足实验室和研究院所的大规模、快速数据分析任务.     

《生物信息学》科学家揭示新型肺癌肿瘤靶标

中科院昆明动物研究所李功华博士在黄京飞研究员的指导下，建立了新的系统生物学模型，并发现可能是新型的针对肺癌的肿瘤靶标。该研究成果已发表在《生物信息学》上。     

牛樟芝中一个新型还原型聚酮合酶基因的克隆及表达分析

为了研究牛樟芝中PKS基因与化合物之间的关系,该研究通过对牛樟芝基因组分析获得牛樟芝聚酮合酶基因,以此序列为模板设计含有起始密码子和终止密码子的特异引物并以牛樟芝c DNA为模板克隆获得一个高度还原型PKS(HR-PKS)基因全长,命名为AcPKS2;对AcPKS2基因进行生物信息学分析,并比较该基因在不同培养基上的表达量。结果表明:AcPKS2全长7 842 bp,有24个内含子,其外显子共编码2 613个氨基酸,该蛋白的相对分子质量为293.5 kDa,理论等电点pI为5.78。用CDD分析其结构域显示,该基因属于HR-PKS,其结构域组织排列为KS-AT-DH-MT-ER-KR-ACP-TE,8个结构域其活性位点分别为β-酮基合成酶(DTACSSSL)、酰基转移酶(GHSIGETA)、脱水酶(RNDGSTSPL)、甲基转移酶(SFDIITAFDV)、烯酰还原酶(HAGVSSPAA)、酮基还原酶(GSPGQANYTAA)、酰基转移酶(YGLDSLTSVRL)、硫酯酶(KQPNGPY)。系统发育树显示AcPKS2与其他化合物未知的HR-PKS蛋白聚为一支,结构域和系统进化树分析显示该基因可能编码一种新的含TE结构域高度还原型聚酮合酶;表达分析结果显示葡萄糖和果糖能够诱导该基因的表达。     

hsa-miR-126的靶基因预测及其生物信息学分析

目的:采用生物信息学的方法预测hsa-miR-126的靶基因及相关功能,为后续研究提供理论基础。方法:采用PubMed搜索hsa-miR-126相关文章,总结目前研究进展,使用mi RBase获得hsa-miR-126的基本信息,并用NCBI BLAST分析其序列保守性,以Targetscan、mi Randa及PicTar预测结果的两两交集为预测靶基因,并结合mi RTarBase上已证实的靶基因作为基因集合做GO分析和Pathway分析。结果:搜索PubMed获得相关文献24篇,多数研究集中于hsa-miR-126与肿瘤的关系,hsa-miR-126在多种物种间具有高度保守性,其5个预测靶基因和46个已证实靶基因于白细胞迁移、对糖皮质激素反应、促进内皮细胞增殖、蛋白信号转导等有功能富集(P0.01),于多种肿瘤如肾细胞癌、前列腺癌、非小细胞肺癌、胰腺癌有信号通路富集(P0.01)。结论:hsa-miR-126可能参与多种肿瘤的发生发展过程。     

水牛卵巢黄体形成和退化的蛋白质表达谱构建及生物信息学分析

本研究构建了水牛卵巢黄体形成及退化过程的定量蛋白质表达谱,从中寻找与水牛发情周期相关的重要蛋白质。为研究水牛卵巢周期性变化的分子机制提供蛋白质水平的数据支撑,进而为提高水牛繁殖效率奠定实验基础。以水牛排卵后的红体期(corpus hemorrhagicum,CH)、黄体期(corpus luteum,CL)和白体期(corpus fibrosum,CF)的卵巢作为研究对象,利用串联质谱标签(tandem mass tag,TMT)标记结合液质联用((liquid chromatography/mass spectrometry,LC-MS/MS)的定量蛋白质组学技术,采用相关软件对得到的差异表达蛋白质进行生物信息学分析。同时对与水牛发情周期相关的重要差异蛋白质:单核巨噬细胞分化抗原(CD14)、通用转录因子Ⅱ-Ⅰ(GTF2I)、羟基类固醇(17β)脱氢酶1(HSD17B1)、U6 sn RNA相关Sm样蛋白质(LSM1)和纤溶酶原激活物抑制物(SERPINE1)进行了qRT-PCR分析验证。结果显示,共鉴定得到2 343种蛋白质,其中差异表达蛋白质有284种(差异倍数≥2.0),初步构建了水牛卵巢黄体形成和退化的定量蛋白质表达谱。对其中的五种重要差异蛋白质(CD14、GTF2I、HSD17B1、LSM1和SERPINE1)进行qRT-PCR验证,结果有四种(CD14、HSD17B1、LSM1和SERPINE1)的qPCR结果与质谱结果相一致,仅GTF2I与质谱结果不一致,可能是由于GTF2I存在转录后调控。本研究首次从蛋白质水平对水牛卵巢排卵后的周期性变化的分子机制进行了探究,同时为其他家畜品种发情周期的研究提供了新的研究思路。     

基于信息熵的磷酸化作用预测

磷酸化作用在多种真核细胞中具有重要的功能. 由于对蛋白质激酶底物的实验测定方法限制较多, 同时费时费力, 因此急需发展快速、自动的机器学习方法. 利用蛋白质的一级序列信息可以对不同激酶家族作用的磷酸化位点进行预测, 同时也是对实验的一种补充和指导. 如果仅对磷酸化位点附近的短肽序列进行处理会丢失相当的信息, 将对预测结果造成一定影响. 提出了一种基于信息熵的磷酸化位点预测方法IEPP(information-entropy based phosphorylation prediction), 利用熵信息对磷酸化位点周围的氨基酸位点进行选择和排除, 仅选择对磷酸化作用有效的位点参与预测. 对3个代表性激酶家族ABL, MAPK和PKA的测试表明, 敏感性(Sn)和专一性(Sp)均好于较新的PPSP和GPS算法的结果. 而且同一些在线预测网站的实时测试, 如Scansite等相比, 结果也要好于这些测试方法. 这些都证明了本研究提出的方案是一种有效的磷酸化作用位点预测方法, 且具有简单、高效、实时性好等优点.     

蛋白质亚细胞定位的生物信息学研究

细胞中蛋白质合成后被转运到特定的细胞器中,只有转运到正确的部位才能参与细胞的各种生命活动,如果定位发生偏差,将会对细胞功能甚至生命产生重大影响.蛋白质的亚细胞定位是蛋白质功能研究的重要方面,也是生物信息学中的热点问题,数据库的构建和亚细胞定位分析及预测加速了蛋白质结构和功能的研究.     

GSDS: 基因结构显示系统

构建了一个用于绘制基因结构示意图的网站系统(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/)。用户可提交核酸序列、NCBI核酸序列号或基因外显子位置信息, 得到基因结构示意图; 并可指定在基因结构图上标注某些特定区域。系统允许用户同时输入多个基因, 并指定输出次序和标注区域。结果可用位图和矢量图两种图形格式显示。点击位图格式结果, 可以查看相应序列。系统提供中英文两种用户界面。     

大肠杆菌CusS的生物信息学分析及对银离子胁迫的响应

【目的】解析大肠杆菌(Escherichia coli) K-12菌株同型二聚体内膜传感器组氨酸激酶(sensor histidine kinase, CusS)蛋白在细菌应答金属银离子胁迫中的调控机制,为该菌的防治提供重要科学依据。【方法】利用ProtParam、ProtScale、Protein-Sol、TMHMM、SignalP、LocTree3、NetNGlyc-1.0、NetPhosBac-3.0、SOPMA、I-TASSERF、STRING和MEGA分别预测CusS的理化性质、亲水性、可溶性、跨膜域、信号肽、亚细胞定位、糖基化位点、磷酸化位点、二级结构、三级结构、蛋白互作的关系网络和蛋白在革兰阴性杆菌中的同源性。采用Red同源重组技术构建大肠杆菌ΔcusS,在不同培养基中连续监测ΔcusS的生长情况,观察该基因缺失后的细菌生长活性;通过最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration, MIC)试验评价该缺失株对金属铜、银离子和临床常见抗生素的敏感性变化;运用RT-qPCR检测cusS缺失后其下游基因cusCFBA和cusR转录水平。【结果】CusS蛋白由480个氨基酸组成,相对分子质量为53 738.05,原子总数为7 624,等电点为6.02,具有稳定性,是一种亲水性、不溶性蛋白;含有跨膜域;不存在信号肽,定位于细胞内膜中;存在2个糖基化位点、24个丝氨酸磷酸化位点、14个苏氨酸磷酸化位点和3个酪氨酸磷酸化位点;二级结构中α-螺旋占比55.42%,β-折叠占比11.67%,β-转角占比3.75%,无规则卷曲占比29.17%;cusS在埃希菌属和志贺菌属中的保守性高;菌落PCR和一代测序验证ΔcusS构建成功;连续检测生长曲线表明cusS缺失并不影响细菌的生长代谢,但CusS蛋白为大肠杆菌抵御金属银胁迫的关键基因。【结论】cusS作为一个关键基因,它的缺失并不影响大肠杆菌的生长活性,但会显著降低细菌抵御银离子胁迫的应答能力。缺失cusS将使下游基因cusCFBA和cusR的mRNA表达水平显著下降。对CusS蛋白进行生物信息学分析及表型初探,为深入了解CusS在大肠杆菌应答银离子胁迫的调控机制奠定了基础。     

家蚕昼夜节律生物钟基因的生物信息学分析

昼夜节律是最普遍的生物节律现象,受遗传基因调控,其分子机制在黑腹果蝇Drosophila melanogaster中有较为深入的研究,在其他昆虫中的研究相对较少。家蚕Bombyx mori的滞育是对昼夜节律授时因子响应的一种现象,可作为研究的参照。通过电子克隆的方法获得了家蚕生物钟基因Bmvri,Bmcyc,Bmtim2,Bmpdp完整的开放阅读框(ORF)序列,以及Bmclk基因的ORF片段,并对上述基因及其表达产物进行了结构分析、染色体定位和系统的分子进化分析,根据这些基因及其表达产物的结构特征结合现有的数据资源,整合了家蚕昼夜节律生物钟反馈环路。