竹叶花椒TPS基因家族全基因组分析

为了探究香料植物TPS基因家族的潜在功能,本研究以香料植物竹叶花椒(Zanthoxylum armatum DC.)为材料,利用生物信息学方法对其萜类合成酶基因家族的理化性质、基因重复类型、亚细胞定位、进化关系、染色体定位与共线性、基因结构和基因表达进行了系统地分析.我们在竹叶花椒全基因组中共鉴定到53个TPS基因家族成员,它们编码蛋白氨基酸长度为173～859 aa,分子量为20.21～98.44 kDa,等电点范围在4.87～9.10,主要定位于细胞质和叶绿体当中.进化分析显示,ZaTPSs可以划分为6个亚家族,TPS-a和TPS-b亚家族的成员最多.其中48个成员都包含TPS家族的保守基序motif1.染色体定位与共线性分析显示,53个成员在11条染色体上不均匀分布,存在4处串联重复,共线性分析证明竹叶花椒与其同科物种甜橙[Citrus sinensis(L.) Osbeck]的TPS基因有更近的基因进化关系.基因表达差异分析显示,ZaTPSs有一定的组织表达特异性,在幼花中表达量最高,其次是果皮.这些研究结果表明TPS基因家族在竹叶花椒果皮挥发油的合成和防御等方面发挥了重要作用...     

猪链球菌2型98HAH33株脂蛋白的in silico方法鉴定

为鉴别已公布基因组序列的SS2 98HAH33株的脂蛋白,以研究脂蛋白在SS2致病过程中的作用,首先利用PrositeScan和DOLOP脂蛋白预测软件预测98HAH33株的脂蛋白,采用SignalP 3.0 HMM,PrediSi,Phobius和LipoP-HMM分析预测的脂蛋白的信号肽,然后经"多数票决法"鉴定脂蛋白,最后利用InterProScan和BlastP服务器对鉴定的脂蛋白进行功能分析.结果鉴定出31种脂蛋白,占SS2致病株98HAH33蛋白质组的1.465%.功能分析结果表明,共有16种脂蛋白是ABC转运体的底物结合蛋白(SBP),9种SBP基因与其相应通透酶和ATPase基因组成完整ABC转运体的操纵子,参与氨基酸、金属离子、核苷、无机盐等的运输;7种具有与数据库酶域相匹配或经BlastP比对与其他酶有一致性;5种为假定的蛋白;3种脂蛋白具有其他功能.这些资料提示脂蛋白在SS2的生理和致病性方面具有重要作用.     

Bow-tie topological features of metabolic networks and the functional significance

Exploring the structural topology of genome-based large-scale metabolic network is essential for in- vestigating possible relations between structure and functionality.Visualization would be helpful for obtaining immediate information about structural organization.In this work,metabolic networks of 75 organisms were investigated from a topological point of view.A spread bow-tie model was proposed to give a clear visualization of the bow-tie structure for metabolic networks.The revealed topological pattern helps to design more efficient algorithm specifically for metabolic networks.This coarse- grained graph also visualizes the vulnerable connections in the network,and thus could have important implication for disease studies and drug target identifications.In addition,analysis on the reciprocal links and main cores in the GSC part of bow-tie also reveals that the bow-tie structure of metabolic networks has its own intrinsic and significant features which are significantly different from those of random networks.     

同源建模方法预测蛋白质突变结构的适用性分析

通过从Protein Data Bank(PDB)结构数据库中提取单氨基酸突变的晶体结构,构建了一组无冗余的测试数据集,对目前应用最广泛的两款同源建模预测软件(SWISS-MODEL和MODELLER)进行了测试分析,发现它们对蛋白质的整体结构预测效果良好,均方根偏差小于0.5埃(RMSD0.5),但在突变导致结构显著变化(RMSD1.5)的情况下却均不能得到准确结果.分类统计显示,发生在蛋白质结构内部和极性氨基酸之间的突变结构变化小,两款软件预测效果较好(RMSD1.0).突变导致结构显著变化的可能性不高(5%),但它对蛋白质功能的影响不可忽视,因此应用同源建模方法对于蛋白质突变的模拟并不完全适用,还需要开发新方法来提高准确性.     

褐环乳牛肝菌低亲和力磷酸盐转运蛋白SlLPT的生物信息学分析

褐环乳牛肝菌作为针叶树种上重要的外生真菌,为宿主植物提供着重要的营养元素和水分。然而,对于该菌为宿主植物提供磷营养元素的机制尚不清楚。研究基于酿酒酵母中已经报道的低磷转运受体蛋白PHO87、PHO90、PHO91的氨基酸序列,对褐环乳牛肝菌蛋白质数据库进行Blastp比对,以及关键词搜索,明确该菌中存在相同的蛋白,将其命名为Sl LPT蛋白。Sl LPT具有12个跨膜结构,为疏水性蛋白,亚细胞定位均在液泡上。研究明确了褐环乳牛肝菌Sl LPT的基本特征,也为后续解析外生真菌为宿主植物提供磷营养的机制提供重要的理论支持。     

面向Yarn规范的蛋白质折叠模拟计算并行化算法

为了提高生物信息学中蛋白质折叠模拟计算的速度,提出了面向Yarn(Yet Another Resource Negotiator)规范的蛋白质折叠模拟计算并行化算法Yarn_PERM。分析了蛋白质折叠的格点模型PERM算法的运行流程及其面向Map-Reduce的子任务划分方式。Yarn_PERM算法实现采用Hadoop2.0的Yarn框架作为工作平台,其资源的分配与调度、应用子任务的申请和子任务的具体执行都由Yarn来透明的完成;描述了Yarn_PERM算法的Map程序与Reduce程序及主控程序的功能实现。选择了一个有代表性的蛋白质序列数据作为案例程序进行了测试。实验结果表明：在相同的时间内Yarn_PERM比PERM串行计算、Map-Reduce的PERMS计算在能量最低寻优的吞吐量上明显增加,加速比和可扩展性上也有明显的优势。     

何首乌中一种Ⅲ型PKS基因的克隆及生物信息学分析

Ⅲ型聚酮合酶即查耳酮合酶超家族,能催化生成一系列结构各异、具有不同生理活性、含有查耳酮合酶基本骨架的植物次生代谢产物。根据不同植物Ⅲ型PKSs基因的保守序列,设计简并引物,采用RT - PCR和RACE技术,首次从传统中药材何首乌(Polygonum multiflorum Thunb.)中克隆到一种Ⅲ型PKS基因,其cDNA全长1228bp, 编码379个氨基酸,命名为FmPKS (GenBank登录号: GQ411431)。该基因含有三个内含子, 与迄今报道的绝大部分Ⅲ型PKS含有一个内含子不同,而与最近报道的虎杖中克隆的PcPKS2基因相同。通过生物信息学方法对其编码蛋白的序列进行同源性分析,构建了系统进化树,并对其等电点、疏水性及二级结构、跨膜区域等理化性质进行了初步预测,为进一步研究其功能奠定了基础。     

甲基乙二醛诱导牙周膜成纤维细胞基因表达与分析

运用基因芯片研究甲基乙二醛诱导人牙周膜成纤维细胞基因表达谱的变化。原代培养人牙周膜成纤维细胞,诱导组以终质量浓度为0.1 g/L的甲基乙二醛刺激培养细胞,对照组不含甲基乙二醛。24 h后收获细胞,提取mRNA,逆转录cDNA时用Cy3和Cy5荧光染料标记,制备成cDNA探针,与表达谱芯片进行杂交、扫描和分析。芯片检测结果用实时定量聚合酶链反应验证和生物信息学分析。结果共有18条基因显著差异表达,其中上调基因有11条,下调基因有7条,差异性表达的基因按功能可分为程序性细胞死亡、信号转导、细胞因子、代谢酶类、载体蛋白和未知基因等。与程序性细胞死亡、信号转导和细胞因子相关基因的差异表达可能是甲基乙二醛通过线粒体信号通路,诱导人牙周膜成纤维程序性细胞死亡,破坏牙周组织增生,从而导致牙周病发生的机制。     

数据库技术在生物信息学中的应用

阐述了生物信息学研究中重要的数据库及其应用,并对其发展进行了展望.     

相似序列Alignment快速算法及其应用

本文综述近期得到的由相似核苷酸序列给出Ａｌｉｇｎｍ ｅｎｔ的快速算法，以及此算法在若干应用问题中得到的新结果．