α-1,6-岩藻糖基转移酶的生物信息学分析

目的：核心岩藻糖糖基化作为一种较常见N-糖基化,是重要的翻译后修饰机制,可以快速改变蛋白质的生物学性质,在哺乳动物细胞识别、增殖以及代谢活动中具有重要的作用。在人类,α1,6-岩藻糖基转移酶（FUT8）是此修饰过程的唯一蛋白。本文利用生物信息学分析FUT8蛋白的编码基因结构、蛋白质的氨基酸序列特征和三维结构的信息,解析其生物学功能。方法：利用NCBI生物信息数据库及在线工具分析fut8基因的结构及表达调控特点;分析FUT8蛋白的理化性质、跨膜结构域、立体结构、蛋白相互作用网络及通路,明确其生物功能及其在相关疾病中的作用。结果：编码FUT8的人类fut8基因位于14q23.3,转录产物最长3895 bp,共编码氨基酸575个,产物FUT8为弱碱亲水性,存在由内向外的跨膜区段,二级结构元件以α螺旋为主,可分为4个结构域,与多种蛋白质及受体存在相互作用,催化蛋白质核心岩藻糖基化的形成,序列比对表明FUT8存在多个保守域并在物种进化中高度保守。结论：利用生物信息数据库及工具成功获取人FUT8蛋白的理化性质、跨膜域信息、立体结构,以及其与多种蛋白的相互作用网络,为未来进一步研究FUT8在肥胖及相关疾病、肿瘤转移炎症及免疫和造血异常中的作用提供理论依据。     

miRNA作用通路研究

后基因组时代的分子生物学研究需要从整体的角度,系统地阐述基因参与的生物调控过程,已有的通过构建基因调控网络的方式所做的系统生物学研究主要关注于蛋白编码基因之间的相互作用。随着近年来非编码RNA（noncoding RNA）,特别是miRNA研究的深入,显示生物体内存在着广泛的基因转录后调控。本论文通过建立综合蛋白质编码基因与miRNA基因相互作用关系的基因调控网络,分析了人类基因组中涉及miRNA的三类作用模式：（1）宿主基因与内含子miRNA共同作用于另一个蛋白编码基因。（2）miRNA簇中的不同miRNA分别作用于存在着相互作用的两个蛋白编码基因。（3）由两个宿主基因与其各自的内含子miRNA形成双向负调控回路。本研究的结果为进一步认识人类miRNA基因的功能特性提供了重要参考,研究所预测的数据为实验验证提供了依据。     

利用蛋白质组学技术筛选与BIV基质蛋白MA相互作用蛋白

牛免疫缺陷病毒BIV的基质蛋白MA是由gag基因编码病毒结构蛋白之一,参与病毒运输包装等多种过程.通过蛋白质组学方法,寻找与MA有相互作用的宿主蛋白.通过原核表达MA-CBP融合蛋白,将其结合在几丁质上,并与细胞裂解物混合,纯化特异结合的细胞蛋白.利用双向电泳以及MALDI-TOF质谱分析,筛选到8个与MA具有相互作用的候选蛋白,功能涉及运输、氧化还原、热激反应等.进而克隆所鉴定蛋白之一的PRDX4,利用体外结合实验进一步证实其与BIV MA蛋白存在相互作用.初步建立利用蛋白质组学技术研究病毒与宿主相互作用实验方法,所得结果为了解慢病毒结构蛋白在病毒生活周期中功能提供了线索,有助于探索过氧化物酶家族蛋白在病毒感染过程中的作用及其分子机制.     

新型Vip3-like蛋白的从头预测建模及其结构域分析

Vip3-like蛋白对小菜蛾等鳞翅目昆虫有杀虫活性,是苏云金芽孢杆菌营养期杀虫蛋白Vip3的同源蛋白.为建立Vip3-like三维结构的理论模型并对其结构域进行生物信息学分析,选择从头预测的方法对Vip3-like蛋白三维结构的理论模型进行预测分析.分析结果表明,Vip3-like蛋白由1个Vip3A-N超家族结构域和3个糖类结合结构域组成.与模式蛋白Vip3Aa相比,Vip3-like是一种分子量更大的蛋白质,且2种蛋白的表面静电势分布也存在差异.其Vip3A-N结构域仅由α螺旋和无规则卷曲组成,没有发现β折叠.3个糖类结合结构域主要由无规则卷曲和β折叠组成,仅存在1个α螺旋结构.结构域分析预示无规则卷曲和β折叠可能在Vip3-like和受体结合的过程中扮演着重要角色.通过比较分析,发现Vip3Aa和Vip3-like蛋白在三级结构上存在较大差异,仅仅在局部结构存在一定的相似性,Vip3-like可能并不属于Vip3Aa类蛋白家族而属于一种全新的Bt营养期杀虫蛋白质.     

基于结构域理化性质的蛋白质相互作用方向预测

为了更好地理解蛋白质相互作用,用蛋白质相互作用间信号传递方向进一步注释蛋白质相互作用网络,提出了一种基于结构域理化性质预测蛋白质相互作用方向的方法。首先提取蛋白质结构域的10种理化性质,构成表示方向信息的特征向量;然后建立支持向量机预测模型,并利用网格搜索对模型进行参数寻优;最后用拥有最优参数的模型进行预测。实验结果表明,该模型准确率达到88.17%,AUC值为0.837.与PIDS方法比较结果表明,蛋白质结构域的10种理化性质能够有效用于蛋白质相互作用方向的预测,为预测蛋白质相互作用方向提供了一种新思路。     

THE蛋白的结构分析与功能预测

调用motif数据库、profile数据库和interproscan数据库,对THE蛋白进行了序列同源性分析和功能位点分析.结果表明,THE蛋白质是一种核蛋白,理论等电点为6.36,分子量为44 859 Dalton.应用多种相关软件对THE蛋白的二级结构和特殊结构进行了初步预测,结果显示:THE蛋白中存在α螺旋、β-折叠片和无规卷曲结构,有两个可形成跨膜结构的片段,不存在卷曲螺旋,无信号肽,也无线粒体定位信号.对THE蛋白进行序列同源性、结构域及功能位点预测,结果显示:THE蛋白与来自大鼠睾丸的Tes13-S、Fos13-L和几种假设蛋白有较高的相似性;THE蛋白存在次黄嘌呤核苷酸脱氢酶、嘌呤核苷酸还原酶结构域及PKC、酰胺化、豆蔻酸连接等功能位点,无糖基化位点.THE蛋白的结构分析与功能预测为该基因的功能研究提供了重要的依据.     

水稻OsWHY1基因克隆及过表达与RNAi载体构建

Whirly蛋白是一种单链DNA结合蛋白,是植物特有的存在于细胞核与叶绿体中的双定位蛋白.本研究以水稻品系金23B为材料,从cDNA中克隆得到水稻whirly蛋白基因(OsWHY1).该基因的c DNA全长为1 250 bp,开放阅读框大小为825 bp,编码274个氨基酸.结构域分析结果表明OsWHY1蛋白序列具有whirly蛋白家族共有的whirly结构域.蛋白质序列比对分析表明,OsWHY1蛋白序列与玉米(Zea mays),小米(Setaria italica),黍(Panicum miliaceum),高粱(Sorghum bicolor),大麦(Hordeum vulgare)的蛋白序列相似性分别为79. 8%、83. 1%、82. 7%、78. 7%和75. 3%.此外,本研究通过酶切酶连的方法成功构建了pU1300-OsWHY1过表达载体和PTCK303-OsWHY1 RNA干扰载体,为进一步研究OsWHY1基因在水稻持绿性中的功能打下基础.     

长非编码RNA与SAFB1相互作用中RNA二级结构的作用

为探究RNA与SAFB1蛋白相互作用过程中RNA二级结构的作用.采用足迹法确定SAFB1与LINC-PINT-1特定的结合区域,在此基础上根据RNA结构分析研究SAFB1结合区域所具有特定的二级结构.最后通过凝胶迁移率实验论证该二级结构在RNA与SAFB1蛋白结合中的作用.结果显示:在针对LINC-PINT-1的亚克隆发现只有包含30～55 nt区域的亚克隆才能维持RNA结合区域的二级结构,并且证实了LINC-PINT-1与SAFB1蛋白相互作用依赖于特定的RNA二级结构.结果表明:长非编码RNA与SAFB1蛋白相互作用或依赖于特定的RNA二级结构,本研究为RNA与蛋白质相互作用的分子机制研究提供了有力的理论实验支撑.     

编码拟南芥含BAG结构域蛋白的原核表达载体构建

生物信息学分析显示,拟南芥基因At5g62390编码一种钙调素结合蛋白,在其钙调素结合结构域有一个BAG(Bcl-2-associated athnogene)结构域存在,与钙调素结构域部分重叠.为了从实验上进一步研究该蛋白的钙调素结合特征及BAG结构域在钙调素结合中可能的调节作用,通过聚合酶链式反应(PCR)扩增不同结构域编码区的cDNA序列,构建到原核表达载体pET32-a中.测序分析表明:目的序列已正确克隆到表达载体上,为进一步表达目的蛋白及其不同结构域用于生化功能鉴定打下了基础.     

以酵母双杂交系统筛选与糖基转移酶相互作用的蛋白质

用N－乙酰氨基葡萄糖基转移酶Ⅲ（GNTⅢ）β1,4－半乳糖基转移酶Ⅱ（GTⅡ）作诱饵,以酵母双杂交系统分别从胎肝cDNA文库中筛选到一种能与GNTⅡ发生相互作用的蛋白质,筛选到两种能与GNTⅢ发生相互作用的蛋白质。与Ⅲ作用的是早幼粒细胞白血病锌指蛋白（PLZF）,属于视黄酸受体家族的一种转录因子。提出了一种新的相互作用假设模型：PLZF是GNTⅢ的底物之一。另发现纤粘蛋白（FN）与GTⅡ作用,并推测此相互作用参与了细胞粘附。以上两种相互作用都是已知蛋白间的未知相互作用。还发现GTⅡ与由新基因编码的蛋白相互作用。     

核定位蛋白的结构域特征分析

蛋白质的结构决定蛋白质的功能,结构域(domain)是蛋白质序列中具有独立功能的区域,而发挥功能的区域在结构上通常是保守的.根据Swiss-Prot建立亚核定位蛋白数据集,分为6个亚核区域共1505条蛋白质序列,对该数据集中的核蛋白进行结构域的搜索与功能的分析,通过提取细胞核内6种亚核定位蛋白含有的结构域信息,找到了染色体、核仁和核膜区域蛋白质的独特的结构域以及6种亚核定位蛋白共有的结构域,这些结构域特征信息可用于进一步预测蛋白质的亚核定位.     

对虾白斑综合征病毒(WSSV)基因组细菌双杂交系统的构建

细菌双杂交系统是新近建立的一种研究蛋白质间相互作用的方法.应用细菌双杂交系统,分别以pBT、pTRG诱饵质粒构建编码WSSV基因组DNA随机片段的融合表达质粒pBT-wssv、pTRG-wssv.重组质粒共转化双杂交报告菌株XLl-Blue MRF′,通过LB-TCK平板筛选对虾白斑综合征病毒中有相互作用的蛋白质.本研究中我们构建了WSSV基因组细菌双杂交系统,用于筛选WSSV中有相互作用的蛋白,为该病毒功能基因组的研究打下良好的基础.     

拟南芥AtDWD与ABI2相互作用的初步研究

本文以RCAR1为诱饵蛋白通过酵母双杂交（Y2H）技术筛选出了DWD基因编码的蛋白,同时在用ABI2参与筛选的过程中,同样得到了DWD这个基因. 进行了pull down 实验验证它们之间的相互作用,实验结果显示：在体外,RCAR1、RCAR3与DWD之间确实存在相互作用,同时ABI2与DWD也存在相互作用. 其后对DWD结构的进行分析和实验,发现ABI2和DWD的相互作用区域集中在AtDWDC端,大概是145~350位氨基酸之间的WD40结构域里.     

一种融合多组学数据的关键蛋白质预测算法

关键蛋白质在维持生物体的生理活动中发挥着重要的作用，预测关键蛋白质有助于设计药物分子靶标.随着高通量技术的发展，基于蛋白质相互作用关系数据采用计算方法识别关键蛋白质成为当前的热门研究.研究表明，将蛋白质相互作用网络与其他生物学信息结合起来能够更有效地识别关键蛋白质.因此，本研究提出一种整合蛋白质相互作用数据、基因本体注释信息、蛋白质亚细胞定位信息及蛋白质结构域信息的识别关键蛋白质的新方法TGSD.为了评估新算法的有效性，选取4组常用的酵母测试数据集进行仿真实验，详细比较TGSD方法与其他7种经典方法的识别效果.数值结果显示，TGSD在预测正确关键蛋白质数目和准确率等统计指标上明显优于其他算法.     

通过构建蛋白质结构域功能模版库做基于氨基酸序列的蛋白质功能位点预测(英文)

由蛋白质序列预测蛋白质功能位点对于理解蛋白质功能具有重大的意义,它同时也为生物学实验提供了重要依据.长期以来,基于知识库的方法一直是预测蛋白质功能位点的可靠方法.通过适当修改蛋白质结构分类库SCOP构建了一个附带功能注释的结构域模版库(fDPD),其中每个模版都包含一组序列和结构都非常相近的已知的蛋白质成员.fDPD通过隐马尔可夫模型方法HMMER由未知蛋白质的序列预测其功能位点.为了考察本方法的效果我们检测了两个通用的酶催化位点数据库,一个由约1 500个序列构成的钙离子结合蛋白数据库和从CASP9中提取出的数条蛋白质序列.我们的方法对于配体结合位点以及钙结合位点的预测取得了较高的精度和覆盖率,其催化位点的预测效果仅次于目前已知的最好的方法.我们的计算结果表明,结构上相似的蛋白质其功能位点倾向于出现在蛋白质表面上相似的位置.     

VDAC3与ABA受体蛋白相互作用的验证以及初步研究

酵母双杂交技术在拟南芥cDNA文库中筛选得到了与ABA受体蛋白RCAR1,RCAR3均有相互作用的蛋白质VDAC3,并已获得VDAC3基因的全长.VDAC3蛋白包含有3个结构域,分别为Porin3结构域,DUF3442结构域和SEG片段,现根据结构域分布,将VDAC3截短为包含DUF3442的VDAC3N以及包含SEG的VDAC3C两段.将VDAC3全长以及分别截短的169个氨基酸(VDAC3N)及105个氨基酸(VDAC3C)的片段进行酵母转化实验,与RCAR1或RCAR3共同转化后,VDAC3,VDAC3N的共转酵母能够在缺陷型培养基上生长,并且使X-Gal显色为蓝色,而VDAC3C则不能.这验证了全长的VDAC3与RCAR1,RCAR3的存在相互作用,并发现决定VDAC3蛋白与RCAR1,RCAR3是相互作用的结构域位于N端的DUF3442结构域.     

等温滴定量热技术检测蛋白质间相互作用方法的优化

利用等温滴定量热技术(ITC)检测拟南芥中控制根毛发生的关键蛋白CAPRICE(CPC)和GLABRA3(GL3)的相互作用.通过原核表达、纯化两种蛋白质并进行不同方式的透析及浓缩,利用ITC检测两种蛋白质的相互作用.实验显示对分子量相对较小的CPC蛋白宜采用缓和的透析方式,而对分子量相对较大的GL3蛋白可通过磁力搅拌等方法加快透析的速度以防止短时间透析不彻底. ITC热动力学结果表明这两个蛋白质存在两个结合位点并很可能是以顺序结合的方式相互作用.第1个结合位点两个蛋白质相互作用的亲和力高于第2个结合位点.     

中华鳖tyrp-1基因的生物信息学分析

为阐明中华鳖酪氨酸酶相关蛋白1(TYRP-1)基因tyrp-1及蛋白质结构与性质,利用相关软件、数据库和方法对其进行了生物信息学分析.结果显示,基因转录本全长为2 829bp,编码535个aa.预测TYRP-1蛋白分子质量为60.16ku,理论等电点为5.35,为不稳定蛋白;N端含有信号肽,与信号识别蛋白结合后,促进其穿越内质网膜进入内质网腔;C端含有跨膜结构域,锚定于细胞膜上,发挥重要的生物学功能;TYRP-1蛋白含有2个铜离子结合结构域,与DCT蛋白有明显的相互作用.     

水稻蛋白质相互作用网络的预测与分析

通过同源映射的方法,利用6个模式物种的蛋白质相互作用数据预测水稻的蛋白质相互作用网络.预测到水稻中有4483个蛋白质参与了24942个蛋白质相互作用.通过GO注释,结构域相互作用,基因共表达等3个证据评估预测网络的质量,并对网络进行了拓扑属性分析.结果表明水稻的蛋白质相互作用网络符合scale-free属性.通过对网络中功能模块的分析,可以预测蛋白质的功能和亚细胞定位信息.     

水稻MRG701互作蛋白的筛选和鉴定

水稻MRG蛋白MRG702作为组蛋白H3K4/H3K36甲基化的识别蛋白,影响了水稻油菜素内酯BR通路和开花过程中特异的基因表达.MRG蛋白家族的另外一个成员MRG701在序列上与MRG702高度同源,它们的共同缺失突变体表现出矮小、直立、晚花等多种表型.以MRG701为饵,筛选了水稻全长均一化酵母文库,得到了26个可能与MRG701结合的蛋白质,通过定位分析,这些蛋白主要定位于细胞核和线粒体中,在二者中的分布比例分别为46.2%和23.1%.通过酵母双杂交实验和双分子免疫荧光实验,对全部得到的26个蛋白和其中4个蛋白与MRG701蛋白的相互作用进行了验证,发现Os10g0410600,Os05g0215800,Os04g0687100和MRG701在烟草中存在相互作用,为进一步研究甲基化识别蛋白的作用机制及作用网络提供了基础.