人核受体nr5a2(hb1f)基因组序列的生物信息学分析

在克隆了人核受体基因nr5a2(hb1f )的cDNA的基础上, 测定了该基因的全基因组序列. 采用生物信息学手段对nr5a2(hb1f )基因组序列进行了深入分析. 序列同源性比较及编码序列预测结果提示, 在测定的210 kb基因组序列中,特别是人nr5a2(hb1f )基因的内含子中可能还存在其他的编码信息. 通过比较基因组方法分析不同生物nr5a基因的结构, 发现各种生物nr5a基因的结构具有保守性, 并且在进化过程中有明显的基因重复现象. 对斑马鱼、小鼠和人nr5a2基因上游序列的比较, 显示这些生物nr5a2基因的启动子区域相当保守, 提示不同生物的nr5a2基因可能受到同一类转录因子的调控.     

人核受体nr5a2(hb1f )基因组序列的生物信息学分析

在克隆了人核受体基因nr5a2(hblf)的 cDNA的基础上，测定了该基因的全基因组序列。采用生物信息学手段对nr5a2(hblf)基因组序列进行了深入分析。序列同源性比较及编码序列预测结果显示，在测定的210kb基因组序列中，特别是人nr5a2(hblf)基因的内含了中可能还存在其他的编码信息。通过比较基因组方法分析不同生物nr5a基因的结构，发现各种生物nr5a基因的结构具有保守性，并且在进化过程中有明显的基因重复现象。对斑马鱼、小鼠和人nr5a2基因上游序列的比较，显示这些生物nr5a基因的启动子区域相当保守，提示不同生物的nr5a2基因可能受到同一类转录因子的调控。     

表皮葡萄球菌RP62A和ATCC12228差异蛋白的进化速率分析

表皮葡萄球菌作为一种主要的医院感染病原体越来越受到关注.其致病的主要因素在于致病株进化出了能在医疗器械表面生成生物膜的机制.为了研究表皮葡萄球菌的致病性,本文比较了致病株和非致病株之间蛋白质组表达的差异性,揭示了与生物膜形成相关的基因表现出差异表达的趋势.结合同源蛋白对进化速率的分析结果显示,表皮葡萄球菌的蛋白表达丰度和进化速率呈负相关的趋势.同源蛋白对进化速率的分析结果还显示,表皮葡萄球菌蛋白质组中一部分蛋白受到了较强的负选择压力,是微生物体中保守的部分;还有一部分受到的选择压力较小,对生物体应对外界环境做出遗传改变从而产生相应的表型有很大帮助.     

两栖类、爬行类和鸟类存在一个新的Dmrt基因家族

果蝇Doublesex基因、线虫Mab-3基因和人类DMRT1基因均含有一个新的具有DNA结合能力的保守基序，即DM结构域。在性别决定和分化发育的调控过程中具有相似的功能。通过简并PCR克隆技术，扩增和克隆了不同进化地位的脊椎动物（东方蝾螈、秀丽锦龟、鹌鹑）基因组中的DM结构域。结果显示，具有DM结构域的基因形成了一个进化上保守的基因家族，具有5个基因亚族和16个基因成员。提示该类基因家族的复杂性。     

嗜水气单胞菌hfq2基因对生物被膜形成的影响

Hfq蛋白是一种进化上保守的sRNA分子伴侣蛋白,在转录后水平调控RNA翻译,涉及细菌重要生理功能的调节.嗜水气单胞菌ATCC 7966基因组中含有两个hfq基因拷贝(AHA_0924与AHA_3797),目前对AHA_3797(简称hfq2)基因功能的研究比较少.本研究首先利用同源重组技术敲除该基因,发现hfq2缺失后形成生物膜的能力显著降低(P0.001),进一步通过SWATH(sequential window acquisition of all theoretical spectra)定量蛋白质组学技术比较野生型与Δhfq2在生物膜状态下的蛋白表达差异,共鉴定出1538个蛋白,其中131个蛋白表达上调, 140个蛋白表达下调.生物信息学分析表明,生物被膜状态下Δhfq2导致细菌铁离子转运相关蛋白表达上调,趋化作用相关蛋白则大幅度下调.进一步利用Western Blotting对部分差异蛋白的表达进行了验证.最后通过铁离子螯合剂添加试验证实, Hfq2蛋白可以通过影响铁离子动态平衡过程来影响细菌生物被膜的形成.了解Hfq2蛋白在细菌生物被膜形成过程的调控机理,对病原菌的防治以及新型抑菌策略的研发具有重要的科学意义.     

代谢型谷氨酸受体mGluR7的基因组结构及其家族蛋白胞外区的基因组结构比较

L-谷氨酸是哺乳动物中枢神经系统中的神经递质, 其代谢型谷氨酸受体mGluR7在正常中枢神经功能和多种神经退行性疾病的病理发生中起着重要作用. 为了研究mGluR7基因相关疾病的生物和遗传基础, 通过从BAC文库中筛选种子克隆和对酶切指纹图谱数据库查询等方法, 构建了覆盖mGluR7全长基因的基因组物理图谱, 并采用鸟枪法策略对图中BAC克隆进行测序与拼接组装, 最终得到准确度为万分之一的完整的基因组序列. 序列分析表明: mGluR7基因是长达880 kb的超大基因; 其基因组GC含量为38%, 重复序列含量为37.5%; 由11个外显子和10个内含子组成, 其中5个内含子长度超过100 kb, 内含子1长达285 kb; 存在2个替换剪接转录本mGluR7a和mGluR7b. 通过比较mGluR基因家族3组8个亚型受体蛋白胞外区的基因组结构, 发现它们对应的基因组结构分为3组, 组内各成员的基因组结构较为保守, 而组间各成员的基因组结构保守性较差. 这种基因组水平的组内保守和组间差异是和蛋白质水平上的保守和差异一致的, 提示这些受体的基本功能在进化的过程中有明显的分化. 在含mGluR7的组内, 尽管组内各成员的基因组结构趋于保守, 但大部分内含子长度变化幅度很大, 揭示基因组结构变化的程度高于蛋白质水平的变化, 这种变化预期是在基因表达的调控上体现其生物属性的.     

利用EST及生物信息学方法挖掘马铃薯中miRNA及其靶基因

microRNA (miRNA)是一类调控真核基因转录后表达的非编码小分子RNA. 大量研究表明, miRNA在调节生物功能方面起着重要的作用. 目前发现miRNA的主要方法有直接克隆法和基于生物信息学的基因搜索和同源搜索. 由于真核生物组织中有些miRNA的丰度较低, 而且其表达具有组织和时序特异性, 采用直接克隆法发现新的miRNA有时较为困难. 采用生物信息学方法寻找未知miRNA是当前发现和鉴定miRNA的重要策略之一. 本研究联合了几种生物信息学方法预测了马铃薯(Solanum tuberosum)中miRNA及其靶基因. 通过把拟南芥、水稻等植物已知的miRNAs与马铃薯EST数据库进行比对搜索, 筛选出候选的miRNA. 之后, 设置一系列严格的筛选标准, 分析候选miRNA序列特征, 包括碱基错配、二级结构、(A+U)含量、能量水平等. 最后, 从上述候选库中筛选出了22个miRNA. 进一步利用新鉴定的miRNA序列, 预测到43个靶基因. 分析结果表明, 上述大多数靶基因编码的产物为转录因子及重要代谢酶类, 它们调控着植物的生长发育, 信号转导及各种胁迫反应.     

人类C2H2型锌指蛋白基因ZNF199全长cDNA的分离与克隆

锌指蛋白是一类参与基因表达调控的重要调节蛋白,这些蛋白可与ＤＮＡ/ＲＮＡ相互作用,从而参与基因的表达调控.迄今已克隆的人类锌指蛋白基因近200个.根据保守结构域的差异,锌指蛋白可分为数种类型,其中Ｃ2Ｈ2型锌指蛋白占绝大多数,这种蛋白质的锌指基序由28个氨基酸组成,常为ＹＥＣＸ2ＣＸ3ＦＸ5ＬＸ2ＨＸ3ＨＴＧＥＫＰ,其序列是非常保守的,特别是各个锌指之间的毗邻区(ＴＧＥＫＰ)极其保守[1].近期研究表明,锌指蛋白基因结构的变异与肿瘤发生、胚胎发育和分化等密切相关,如人体锌指基因ＷＴ1和ＬＡＺ3的易位可分别导致Ｗｉｌｍ’ｓ瘤[2]和…     

拟南芥花药表达基因调控关系的预测

模式植物拟南芥花药的发育由复杂的基因网络所调控. 至今为止, 研究人员对这一调控网络的了解非常有限. 本研究利用一种整合基因芯片数据与启动子序列分析的生物信息学方法来预测拟南芥花药表达基因之间的调控关系. 基于这种方法, 一共预测到了7710对具有调控关系的基因对, 其中80对为高可信度的调控关系. 在这80对基因中, 有3对调控关系已被之前的实验验证, 表明本研究预测的结果有一定的可靠性. 我们所预测的基因调控关系有助于拟南芥花药发育分子机理的深入研究, 提出的生物信息学研究方法也可用于其他基因调控关系的预测.     

果蝇3个新的小分子非编码RNA的鉴定

通过比较基因组和分子生物学方法分析了果蝇属中5种果蝇全基因组内含子区域的保守序列, 获得了3个新的非编码RNA基因. 其中一个为具有典型的box C/D家族保守元件及结构特征的核仁小分子RNA基因, 其功能序列可介导28S rRNA的C2673位点的核糖甲基化修饰. 另外两个为miRNA基因, 其转录序列可形成典型的miRNA前体茎环结构; 在果蝇发育的4个时期均可表达产生长度为23个核苷酸的成熟RNA分子. 结果还表明, 在长度为100~500 bp区间的黑腹果蝇基因内含子中存在396个多物种保守序列(MCIS), 这些序列除编码小分子RNA外, 还可能与影响基因转录或转录后加工的顺式元件有关.     

13个水稻WRKY基因的克隆及其表达谱分析

转录调控因子WRKY蛋白拥有高度保守的氨基酸序列WRKYGQK和Cys₂His₂或Cys₂HisCys锌指型结构. 利用WRKY蛋白质的保守结构域, 搜索了整个水稻基因组编码WRKY蛋白质的基因, 鉴定了97个WRKY基因, 并从4℃胁迫的水稻植株cDNA文库中获得13个WRKY基因全长cDNA克隆. Northern blotting分析结果显示, 其中10个WRKY基因的表达受到NaCl, PEG, 低温(4℃)和高温(42℃)等4种非生物逆境因子胁迫的影响, 但其诱导表达模式不论在逆境因子种类还是在诱导时间上均存在着很大的差异, 这种基因诱导表达模式的差异可能体现于它们之间的生物学功能的差异.     

基因调控网络的生物信息学研究

DNA微阵列技术和蛋白质质谱技术为基因调控网络的研究提供了可能的技术装备.基因调控网络的研究试图以系统的观点为出发点,从基因之间相互作用的角度揭示复杂的生命现象.基因调控网络是功能基因组学研究的重要内容,也是当前生物信息学研究的前沿.本文着重从生物信息学的角度对基因调控网络的研究从源起内容到方法进行了全面的回顾和总结.     

拟南芥代谢通路下基因调控网络的构建

基因调控网络在研究基因之间的调控关系及揭示复杂的生命现象方面有着重要的意义. 拟南芥整个生长过程是由基因网络所调控. 本文利用拟南芥代谢通路下基因共表达这一属性, 结合启动子序列分析的生物信息学方法来预测拟南芥代谢通路下基因的调控关系. 基于这种方法, 一共预测到2268对具有调控关系的基因对, 其中91对为高可信度的调控关系. 在我们预测到的调控关系中, 有4对调控关系已被实验验证, 实验表明本文预测的结果有一定的可靠性. 我们预测的拟南芥代谢通路下基因的调控网络, 为深入研究代谢通路在植物生长过程中所起的作用提供了方便, 有助于进一步研究拟南芥未知基因的功能.     

小鼠基因组中犁鼻器受体V2R基因的分布和序列分析

犁鼻器受体1 (V1R)和犁鼻器受体2 (V2R)被认为是哺乳动物犁鼻器中执行信息素感受功能的两个多基因受体超家族, 它们编码7次跨膜的G蛋白偶联受体. 在大鼠和小鼠中已经发现了3个V2R基因家族. 本研究对最近更新的小鼠基因组数据库进行搜索, 获得63个可能的V2R功能基因, 其中新发现了3个V2R基因, 并且这3个基因构成V2R超家族中的一个新家族. 此外, 对这些基因在基因组上的分布以及序列保守性特征进行了分析, 为V2R的功能域研究提供了部分线索, 并将对信息素受体的功能研究和全面揭示信息素感知的分子机制提供一定帮助.     

代谢型谷氨酸受体mGluR7的基因组结构及其家族蛋白胞外区的基因组结构比较

L－谷氨酸是哺乳动物中枢神经系统中的神经递质，其代谢型丙氨酸受体mGluR7在正常中枢神经功能和多种神经退行性疾病的病理发生中起着重要作用。为了研究mGluR7基因相关疾病的生物和遗传基础，通过从BAC文库中筛选种子克隆和对酶切指纹图谱数据库查询等方法，构建了 覆盖mGluR7全长基因的基因组物理图谱，并采用鸟枪法策略对图中BAC克隆进行测序与拼接组装，最终得到准确度为万分之一的完整的基因组序列。序列分析表明：mGluR7基因是长达880kb的超大基因；其基因组GC含量为38％，重复序列含量为37．5％，由11个外显子和10个内含子组成，其中5个内含子长度超过100kb，内含子1长达285kb； 存在2个替换剪接转录本mGluR7α和mGluR7b。通过比较mGluR7基因家族3组8个亚型受体蛋白胞外区的基因组结构，发现它们对应的基因组结构分为3组，组内各成员的基因组结构较为保守，而组间各成员的基因组结构保守性较差，这种基因组水平的组内保守和组间差异是和蛋白质水平上的保守和差异一致的，提示这些受体的基本功能在进化的过程中有明显的分化。在含mGluR7的组内，尽管组内各成员的基因组结构趋于保守，但大部分含子长度变化幅度很大，揭示基因组结构变化的程度高于蛋白质水平的变化，这种变化预期是在基因表达的调控上体现其生物属性的。     

PAS结构域介导Org35蛋白与NifA之间相互作用

在巴西固氮螺菌中, 氧和铵是调节固氮基因表达的主要环境因子, 即高浓度的氧和铵抑制固氮作用. NifA蛋白(nifA基因的产物)是所有固氮基因(nif基因)的转录激活蛋白. 目前, 在该菌中, 氧和铵对NifA蛋白的表达和活性的调节机制仍然不清楚. 本研究从巴西固氮螺菌中克隆到编码含有PAS结构域蛋白的org35全基因, 将根据org35的核苷酸序列推测的Org35蛋白氨基酸序列在NCBI网上进行同源性比较, 结果表明, Org35蛋白属于杂合双组分调节系统, 包括3个结构域, 即N-端PAS结构、中间组氨酸激酶结构域(HPK)和C-端响应调节蛋白结构域(RR). 并通过酵母双杂交系统证明了Org35蛋白与NifA蛋白之间的相互作用是由PAS结构域介导的.     

扬子鳄的线粒体全基因组与鳄类系统发生

通过酶切、克隆、测序, 结合Long-PCR和Primer Walking法对扬子鳄线粒体DNA基因组进行全序列测定. 结果表明, 扬子鳄线粒体基因组DNA序列全长为16746 bp, 其基因组碱基组成为29.43%A, 24.59%T, 14.86%G, 31.12%C. 与其他大多数脊椎动物相同, 其基因组由13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因及1个非编码的控制区(D-loop)组成. 基因的排列与已测序的鳄类相似. 在全序列分析的基础上, 对12S rRNA基因序列、16S rRNA基因序列、蛋白质编码基因序列及其合并数据用MP法和ML法构建系统发生树, 结果表明扬子鳄与密河鳄的亲缘关系较近, 支持传统观点. 根据ML树的支长数值估计钝吻鳄属发生的时间为74.9 MaBP, 扬子鳄与密河鳄分歧的时间为50.9 MaBP.     

水稻油体钙蛋白家族的进化及对干旱胁迫的响应性分析

油体钙蛋白不仅参与了油体的形成, 而且可能与植物耐受干旱胁迫有关. 目前对水稻中的油体钙蛋白的功能了解很少. 本文通过对水稻基因组数据库的序列搜索, 确定了水稻油体钙蛋白基因家族的6 个成员. 通过对这些基因的序列、结构和染色体位置分析, 表明水稻油体钙蛋白基因家族的扩增可能与片段复制和串联重复有关. 通过对这些基因与其他物种中的油体钙蛋白基因的系统进化分析及功能比较分析, 揭示了拟南芥和水稻中功能可能对应的成员. 为了确定与干旱胁迫响应相关的油体钙蛋白基因, 通过荧光定量PCR 检测了水稻油体钙蛋白家族在根、叶、花中的表达, 以及在这些组织中响应干旱胁迫的表达情况, 发现有3个基因成员在不同组织中受干旱胁迫的诱导, 为进一步对它们展开功能分析奠定了基础.     

肺鱼干扰素调节因子 1 基因(irf-1)的克隆及其在肉鳍类中的分子进化

肉鳍类是脊椎动物的重要类群, 分为总鳍鱼类和四足类. 其中总鳍鱼类现生的物种包括腔棘鱼和肺鱼. 四足动物则包括两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类. 为了比较肉鳍类irf-1 基因的结构特点和系统发育意义, 本研究克隆了肺鱼irf-1 基因cDNA 全序列, 并与肉鳍类中其他物种的irf-1 基因进行了比对分析. IRF 是与自然免疫相关的蛋白质, 目前已发现了11 个家族成员, 其中irf-1 和irf-2 是最先被发现的2 个成员, 在天然免疫中起着重要的作用. 但有关IRF-1 的报道主要集中在哺乳动物, 其他类群中鲜有报道. 与已报道的irf-1 基因一样, 肺鱼的irf-1 基因可读框的前345 核苷酸非常保守, 在其C 端也含有1 个反式激活区(transactivationdomain)和1 个IRF 结合域2 (IAD2)的模体. 虽然肺鱼与四足动物最近的共同祖先距今有417个百万年之久, 但跨肉鳍类的序列分析显示, IRF-1 氨基酸及其基因序列在肉鳍类中都具有较强的保守性和显著的系统发育意义. 用IRF-1 氨基酸序列所构建的肉鳍类系统发育与已有报道的结果也是一致的.     

应用比较基因组分析检测乙型肝炎病毒中可能的重组事件

应用生物信息学软件RDP3和Simplot及5种重组检测算法(RDP,GENECONV,MaxChi,Chimaera和SiScan),对791个人类乙型肝炎病毒(HBV)全基因组和38个非人灵长类乙型肝炎病毒全基因组序列进行了比较分析,以检测可能的重组事件及重组子.用RDP3检测出9个重组事件及61个重组子,并用Simplot分析确定了具有两条亲代序列的6个事件中重组发生的位置.61个重组子中53个为首次发现.研究还表明PreC/C基因区域和基因边缘附近发生重组频率较高.