黑线仓鼠 KiSS-1基因的生物信息学与系统进化研究

采用 RT-PCR 技术克隆得到黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)KiSS-1基因的部分序列,并进行生物信息学分析.结果表明:该段序列共429 bp,包含部分5′非翻译区、转录起始位点、信号肽序列以及主要的活性区域.黑线仓鼠 KiSS-1编码的蛋白质是一种胞外分泌的亲水性蛋白质,N 端含有19个氨基酸组成的信号肽序列,67、121-122位各有一个水解位点,68、69处的磷酸化位点可能与蛋白质活性的获得有关.二级结构预测含有较多的α螺旋和自由卷曲,115-119位的α螺旋在与受体结合中有重要作用.系统进化分析证实该序列与其他物种有较高的同源性,说明该基因在进化中相对保守.通过生物信息学与系统进化分析,有助于进一步揭示 KiSS-1的转运加工途径及作用机制     

黑线仓鼠Htr1a克隆及生物信息学分析

Htr1a是介导5-HT系统功能的关键,主要分布于额叶皮层、海马、外侧隔、中缝背核、脊髓前角等.该研究以黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)为实验材料,用RT-PCR技术克隆黑线仓鼠Htr1a的部分cDNA序列1486bp(GeneBank登录号:MH169583),运用生物信息学对Htr1a核酸序列以及蛋白质序列进行分析,构建系统进化树.研究结果表明:克隆的Htr1a部分cDNA序列包含一个完整的开放阅读框1269bp,部分5′,非翻译区和部分3′,非翻译区,共编码422个氨基酸.Htr1a蛋白质分子量为46332.47Da,等电点为9.18,该蛋白质有7个跨膜螺旋,一个G蛋白偶联受体家族标签,不含有信号肽,不属于分泌蛋白,疏水性分析也表明其符合膜蛋白的特征;同源性比对和系统进化树分析显示,黑线仓鼠与中国仓鼠(Cricetulus griseus)亲缘关系相近,与啮齿类较近,而与其他哺乳类和鸟类物种的亲缘关系均较远,这与传统的物种分类相一致.以上结果证实本实验成功克隆到黑线仓鼠Htr1a的部分cDNA序列,为进一步探究黑线仓鼠5-HT系统功能奠定了分子生物学基础.     

银杏GbGGPS基因的克隆及序列分析

利用RACE技术克隆并获得了银杏牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因(GbGGPS基因).银杏GbGGPS基因的cDNA全长为1 641 bp,含有1个1 176 bp的可读框,编码391个氨基酸序列.生物信息学预测GbGGPS蛋白的分子质量为42.51 ku,理论等电点为5.98,N端有叶绿体信号肽,其二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成.蛋白质同源分析表明,GbGGPS含有多聚异戊二烯基合成酶家族中保守的5个特征性结构域和2个富含天冬氨酸的区域.同源建模分析显示GbGGPS序列与薄荷GGPS蛋白的三维结构及活性位点高度相似.系统进化分析表明,银杏GGPS蛋白归属植物进化支,且与加拿大红豆杉、挪威云杉、北美冷杉的GGPS蛋白归为同一分支.     

梅花鹿FGF10基因的生物信息学分析

应用生物信息学的方法对梅花鹿FGF10基因的核苷酸和氨基酸序列进行了初步的生物信息学分析,包括理化性质分析、信号肽和跨膜结构域分析、磷酸化位点和疏水性分析、蛋白质二级结构分析、功能结构域分析以及系统进化分析.结果表明:梅花鹿FGF10基因编码213个氨基酸,蛋白相对分子量为23.84kD,为碱性不稳定蛋白;存在信号肽和跨膜结构域;共有26个磷酸化位点;二级结构主要由α螺旋、β转角、延伸链和随机卷曲组成.具有FGF典型的FGF结构域.系统进化分析显示,梅花鹿FGF10与哺乳动物FGF10相似性较高,并且与牛、羊在亲缘关系上最相近.为梅花鹿FGF10基因的结构和功能的进一步研究打下了坚实的理论基础.     

鞘氨醇单胞菌中威兰胶合成关键基因welE和welC的生物信息学分析

为探究威兰胶合成途径中关键基因welE和welC的结构特性及功能,运用生物信息学手段分析了welE和welC基因的序列信息,预测了其编码蛋白的理化性质、跨膜区、信号肽、磷酸化修饰、结构域及高级结构等.研究结果表明,WelE蛋白是由234个氨基酸组成的稳定亲水性蛋白质,无跨膜结构和信号肽,存在20个磷酸化位点,含有一个BY-kinase结构域,说明WelE可能参与威兰胶的生产与转运,WelE二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,三级结构呈"圆环状";WelC蛋白是由449个氨基酸组成的不稳定亲水性跨膜蛋白质,含有2个跨膜螺旋、无信号肽,存在39个磷酸化位点,含有一个Wzz结构域,这表明WelC可能与威兰胶链长调节有关,WelC二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,三级结构呈"条状",这些结果为解析welE和welC基因的功能以及建立威兰胶代谢调控方法奠定了理论基础.     

黑线仓鼠催乳素受体（PRLR）基因部分序列的克隆与序列分析

采用基因克隆方法首次扩增出黑线仓鼠催乳素受体（Prolactin Receptor，PRLR）基因5’端部分序列（GenBank登录号为EU826030），测序结果表明该片段的有效长度为379bp，包含部分5’调控区、exonl及部分intron1．该序列与其它物种相应区域的同源性比较结果：黑线仓鼠与人、大鼠、小鼠、狐猿、黑猩猩、类人猿PRLR基因核苷酸序列的同源性为82．1％-93．4％；exon1序列的同源性为79．8％-91．4％．系统进化分析与物种亲缘关系的远近一致，同时证明PRLR基因exon1有较大的可变性，因此认为成功克隆了黑线仓鼠的PRLR基因的部分序列．该研究所得到的PRLR基因序列可用作研究物种亲缘关系或遗传距离的理想标记．     

黑线仓鼠GAL克隆及生物信息学分析

以黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)为对象,采用RT-PCR技术克隆黑线仓鼠GAL cDNA序列482 bp,采用生物信息分析软件对GAL进行基因序列分析表明,结果显示GAL包括完整CDS区375 bp和部分5′和3′非编码区,共编码124个氨基酸,GAL蛋白质分子量为13199.05 Da,其不稳定指数为44.67,高于40,表明GAL蛋白不稳定.GAL含有信号肽,为分泌蛋白.同源性比对及系统进化树分析,数据显示黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)与中国仓鼠(Cricetulus griseus)亲缘关系相对较近,而与啮齿类等亲缘关系次之,与灵长类及其他鸟类物种亲缘关系较远,这与传统的物种分类较为一致,进而验证克隆所得到的GAL cDNA序列准确,体现了GAL进化的保守性,为探究GAL在动物繁殖调控中的作用提供了一定的理论基础.     

Trichoderma Reesei菌生物降解酶CIP 1和CIP 2的生物信息学分析

运用生物信息学方法,对已报道的Trichoderma reesei QM6a菌株生物降解酶CIP 1和CIP 2基因进行了生物信息学分析,以明确里氏木霉生物降解酶CIP 1和CIP 2的理化性质、二级结构、信号肽、定位、跨膜结构、磷酸化位点及进化关系.结果表明：CIP 1和CIP 2均属于稳定蛋白,含有大量无规则卷曲;信号肽剪切位点分别在19~20和17~18位的氨基酸之间;两者无螺旋卷曲结构,无跨膜结构域,并定位在分泌途径信号肽（SP）上.     

黑线仓鼠AVP基因部分序列的系统进化及结构分析

根据GenBank中黑线仓鼠（Cricetulus barabensis）同源物种的AVPcDNA序列设计引物,利用RT-PCR技术得到了黑线仓鼠精氨酸加压素（AVP）基因部分cDNA序列,包括外显子2的全部序列和外显子1、3的部分序列,共433bp,并注册到GenBank（登录号：JN227681）。该段序列共编码143个氨基酸,二级结构预测显示片段中含较多的a螺旋。该序列与其他物种相应区域的比较结果表明其同源性为84％～92％,氨基酸序列同源性为82％-93％。系统进化分析结果与物种亲缘关系的远近一致,该序列的克隆为研究AVP的表达调控机制奠定了基础,将有助于AVP的作用机制的研究及功能分析,同时该cDNA序列可作为物种亲缘关系或遗传距离研究的理想标记。     

中介蝮蛇毒L-氨基酸氧化酶基因的生物信息学分析

采用生物信息学方法,对中介蝮蛇毒L-氨基酸氧化酶(GI-LAO)基因进行了分析。结果表明:GI-LAO基因所包含的开放阅读框为1 515bp,编码504个氨基酸残基;GI-LAO一级结构与白眉蝮GH-LAO的相似性最高,达99%;N-端的18个氨基酸残基为信号肽,成熟肽含486个氨基酸残基,相对分子质量为55.1kDa,理论等电点为6.55;该蛋白含有两个结构域:FAD结合域(56-123位氨基酸残基)和催化结构域(61~499位氨基酸残基);与白眉蝮GH-LAO序列比对发现,有4个氨基酸位点存在差异(分别是20、56、99和467位氨基酸残基),用SIFT软件分析表明,这四个位点对其功能无影响;该基因编码的氨基酸序列有2个活性位点(H242和R343),2个N-糖基化位点(N190和N379),5个位点(R108、H241、Y390、G482和W483)与底物结合有关,4个保守半胱氨酸残基形成两对二硫键(C28—C191和C349—C430);三维结构建模结果表明,GI-LAO形成同源二聚体,每个单体由22个α-螺旋,22个β-折叠股和一些无规则卷曲、转角等形成三个结构域:FAD结合域,底物结合域以及α-螺旋域;在GI-LAO蛋白的进化分析中,中介蝮GI-LAO与白眉蝮GHLAO的亲缘关系最近。     

杨小舟蛾MtroOBP1基因的克隆、序列分析及表达

【目的】气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)是一种嗅觉相关的蛋白,该蛋白参与大多数气味分子的识别过程,并与气味分子相结合。获得杨小舟蛾[Micromelalopha troglodyta (Graeser)]OBPs以明确其特性。【方法】选择羽化后健康的杨小舟蛾触角为模板,通过反转录聚合酶链反应(RT-PCR)技术克隆杨小舟蛾MtroOBP1基因,利用生物信息学分析软件研究其基因序列和蛋白结构,运用实时荧光定量PCR(qPCR)技术研究MtroOBP1的组织表达模式。【结果】利用RT-PCR技术从杨小舟蛾触角总RNA中扩增得到MtroOBP1基因(GenBank登录号:MN056510),序列分析表明,MtroOBP1开放阅读框为777 bp,一共编码了258个氨基酸残基,且翻译的氨基酸序列仅含有4个保守的半胱氨酸位点,表明得到的OBP基因的编码蛋白不属于典型气味结合蛋白家族,而是属于Minus-C家族。蛋白质理化性质预测显示:MtroOBP1蛋白的分子量为29 664.57 u,等电点为6.23,有18个潜在的磷酸化位点,没有明显的跨膜区,疏水指数为-2.011~3.078,有一个由19个氨基酸组成的信号肽,说明为分泌型蛋白。组织表达模式表明MtroOBP1在杨小舟蛾的各部位都表达,但在触角中表达量最高。【结论】首次克隆得到杨小舟蛾MtroOBP1基因,在触角中高表达,推测其蛋白具有运输气味分子的功能,在杨小舟蛾的嗅觉识别中起着至关重要的作用。     

哺乳动物Gpx 基因家族进化选择和功能分歧研究 (动物科学)

研究哺乳动物谷胱甘肽过氧化物酶基因家族(Gpx)的亲缘关系和进化选择压力性质。从NCBI等网站获取哺乳动物Gpx基因编码区核酸序列和GPX蛋白氨基酸序列,并用MEGA、Clustal构建亲缘关系树,用SignalP和TargetP分析信号肽和亚细胞定位信息;用K estimator和PAML分析其Gpx基因家族进化先后顺序和选择压力;用Diverge分析GPX蛋白家族功能分歧。结果表明,GPX蛋白家族进化中形成两个亚类,其一包括GPX1和GPX2,其二包括GPX3、GPX5和GPX6;各GPX蛋白成员均有高度保守的GPX蛋白家族基序和高度保守的硒代半胱氨酸或半胱氨酸残基,氨基端信号肽分析显示,GPX1蛋白为胞浆线粒体型,其余家族成员均为胞外分泌型;哺乳动物Gpx1基因进化上受到严格的负选择作用,Gpx基因家族成员保守区也受到负选择作用,但用枝位点模型却检出了正选择作用,GPX蛋白家族内存在轻微的功能分歧。哺乳动物GPX蛋白家族的进化上的负选择作用表明其在哺乳动物清除自由基抗氧化方面的关键作用。     

梅花鹿抗病毒蛋白的生物信息学分析

通过在线生物软件分析梅花鹿四种抗病毒蛋白A3Z2、BST-2A、BST-2B和SAMHD1蛋白的生物信息学特性。从转录组中获得四种蛋白的基因序列,应用Prot Param、Protscale、SOPMA、TMHMM、Target P、Signal P、Motif Scan、Interproscan以及BLAST等在线软件分析蛋白的理化性质、二级结构、穿膜域、结构域等等。首次获得了四种抗病毒因子的基因和蛋白序列,梅花鹿A3Z2基因编码393个氨基酸,相对分子质量为47.59 k Da,碱性,不稳定性亲水蛋白,无信号肽和跨膜结构域,胞内定位,具有糖基化和磷酸化位点,两个胞嘧啶脱氨酶结构域。梅花鹿BST-2A和2B基因编码159个氨基酸,相对分子质量为17.69 k Da和18.12 k Da,酸性,不稳定性亲水蛋白,无信号肽,BST-2A有两个跨膜结构域,BST-2B有一个跨膜结构域,膜定位,具有糖基化和磷酸化位点。梅花鹿SAMHD1基因编码613个氨基酸,相对分子质量为70.51 k Da,碱性,不稳定性亲水蛋白,无信号肽和跨膜结构域,胞内定位,具有磷酸化位点,d NTP磷酸水解酶活性结构域。梅花鹿A3Z2、BST-2A、BST-2B和SAMHD1蛋白具有潜在的抗病毒能力。     

Protein kinase C phosphorylation of the EGF receptor at a threonine residue close to the cytoplasmic face of the plasma membrane

The receptor for epidermal growth factor (EGF) is a 170,000-180,000 molecular weight single-chain glycoprotein of 1,186 amino acids. Its sequence suggests that it has an external EGF-binding domain, formed by the NH2-terminal 621 amino acids, linked to a cytoplasmic region by a single membrane-spanning segment. In the cytoplasmic portion, starting 50 residues from the membrane, there is a 250-residue stretch similar to the catalytic domain of the src gene family of retroviral tyrosine protein kinases, and, indeed, a tyrosine-specific protein kinase activity intrinsic to the receptor is stimulated when EGF is bound. Increased tyrosine phosphorylation of cellular proteins, detected in A431 cells following EGF binding, may be important in the mitogenic signal pathway. Tumour promoters such as 12-O-tetradecanoyl-phorbol-13-acetate (TPA), counteract this increase, as well as causing loss of a high affinity class of EGF binding sites. The major receptor for TPA has been identified as the serine/threonine-specific Ca2+/phospholipid-dependent diacylglycerol-activated protein kinase, protein kinase C. By substituting for diacylglycerol, TPA stimulates protein kinase C. Protein kinase C phosphorylates purified EGF receptor at specific sites, and this reduces EGF-stimulated tyrosine protein kinase activity. TPA treatment of A431 cells increases serine and threonine phosphorylation of the EGF receptor at the same sites, which suggests that the reduction of EGF receptor kinase activity in TPA-treated cells is a consequence of the receptor's phosphorylation by the kinase. We have attempted to identify these phosphorylation sites and show here that protein kinase C phosphorylates threonine 654 in the human EGF receptor. This threonine is in a very basic sequence nine residues from the cytoplasmic face of the plasma membrane in the region before the protein kinase domain; it is thus in a position to modulate signalling between this internal domain and the external EGF-binding domain.     

山羊奇异变形杆菌毒力因子zapA基因的克隆及蛋白结构预测

为了研究山羊奇异变形杆菌毒力因子,克隆zapA基因和预测推导的蛋白结构.采用PCR方法,对山羊奇异变形杆菌zapA基因进行扩增、克隆及序列测定;利用生物信息学软件预测推导zapA蛋白的信号肽、跨膜区、二级结构及B细胞抗原表位.结果表明:zapA基因长为1 476bp,编码491个氨基酸,与参考株的核苷酸序列同源性为99.59%,氨基酸同源性为99.59%;zapA蛋白存在信号肽,无跨膜区,B细胞表位可能位于69-71,78-84,136-139,197-199,353-356,371-373和472-474氨基酸区域内或附近.该试验为奇异变形杆菌zapA蛋白的表达及基因工程疫苗的研制提供了理论基础.     

大鼠胰岛素增强子结合蛋白ISL1的生物信息学分析

以NCBI中收录的不同物种ISL1蛋白的相关序列信息为基础,进行生物信息学分析和功能预测。其中大鼠的ISL1基因长12307 bp,编码349个氨基酸。所编码蛋白质不含信号肽,可能是存在于内质网的亲水性蛋白。结构预测分析发现ISL1蛋白二级结构存在较多无规则卷曲和双锌指的空间结构,证实其发挥转录因子功能的结构基础。同源性比对分析显示,大鼠ISL1基因编码蛋白与人、奶牛、小鼠、金仓鼠、灰狼的ISL1蛋白高度同源,达到100%;与原鸡、斑马鱼、非洲爪蟾同源性也较高,分别达到99%、98%及97%,这说明了ISL1蛋白序列的稳定性和保守性。通过对大鼠ISL1蛋白的生物信息学分析和功能预测,为进一步探讨其分子调控机制提供重要的参考依据。     

新型冠状病毒膜蛋白的生物信息学分析

为了研究新型冠状病毒膜蛋白(SARS-CoV-2 M蛋白)结构及性质.基于生物信息学分析M蛋白质基因结构、二级结构和三级结构、翻译后的修饰和进化历程.结果表明,M蛋白为疏水性蛋白,其基因编码区长度为669bp,编码222个氨基酸;M蛋白启动子区内不存在甲基化位点,存在17潜在的转录因子结合位点;其二级结构以无规则卷曲和β折叠为主,不含外分泌信号肽,存在3个跨膜结构域、2对二硫键、37个磷酸化位点、1个N连接的糖基化位点和6个B细胞抗原结合位点;进化树分析表明,SARS-CoV-2 M蛋白与蝙蝠冠状病毒的M蛋白具有同源性.此结果为深入研究其结构与功能提供了理论数据,也为疫情防治提供了参考依据.     

大黄鱼凝血酶原类似基因的克隆及其表达分析

采用快速末端cDNA扩增法,首次从大黄鱼中克隆到全长为2 023 bp的凝血酶原类似基因cDNA,编码为617个氨基酸,其中包括80 bp的5′末端非编码区及89 bp包含poly(A)尾的3′末端非编码区。预测1~15位的氨基酸处存在1个信号肽。推导的氨基酸序列与哺乳动物及其他鱼类进行同源性比较,发现其与红鳍东方鲀有73%同源性,而与哺乳动物的同源性为50%~65%。凝血酶原类似基因虽然在大黄鱼的各个组织中组成型表达,但是在减毒鳗弧菌免疫的大黄鱼的脾脏和肾脏中表达明显上调,这表明凝血酶可能参与大黄鱼对细菌侵染的免疫应答。     

金龟子绿僵菌酸性海藻糖酶基因的克隆及其序列特征分析

根据酸性海藻糖酶的蛋白质序列设计引物,PCR扩增出CQMa102 ATM1的cDNA和DNA序列,登录号分别为:DQ237957,EF190950.序列分析表明,ATM1 DNA序列含有3个内含子,其开放阅读框(ORF)编码1个含1 073个氨基酸的蛋白质,具有1个20个氨基酸的信号肽序列和含有30个可能的N-糖基化位点(Asn-Xaa-Ser/Thr).NCBI序列比对(Blastn)显示该蛋白与Aspergillus fumigatus的alpha、alpha-trehalose glucohydrolase,Aspergillus nidulans的酸性海藻糖酶前体和Talaromyces emrsonii的酸性海藻糖酶分别有62%、59%和57%的氨基酸相似性,与另外两个真菌Saccharomyces cerevisiae(Ath1p)和Candida albi-cans(Atc1p)的酸性海藻糖酶也具有约25%的氨基酸相似性.Southern杂交表明,ATM1基因在CQMa102基因组中为单拷贝.