蝎α-毒素的分子进化:加速突变与功能趋异

蝎α-毒素为一类空间结构高度相似而药理学功能趋异的蛋白质家族.cDNA序列分析表明蝎α-毒素5′非翻译区和信号肽编码区序列的保守性显著高于成熟毒素编码区,3′非翻译区在药理学组内高度保守.而且,成熟毒素编码区密码子第1,2和3位核苷酸突变率相似.非翻译区内每个位点的核苷酸替代数(K)小于成熟毒素编码区内每个同义位点的核苷酸替代数(Ks),而且成熟毒素编码区内每个非同义位点的核苷酸替代数(Ka)接近或大于Ks值.上述数据表明,蝎α-毒素成熟肽编码区内的突变为加速进化方式.这一结论得到进化树结果的支持.此外,研究还表明稳定3D结构的15个保守性残基靠近分子内部,这可能作为蝎α-毒素结构性限制因素在进化过程中维持CSαβ结构的恒定;4个热点突变区分布于分子表面的潜在功能区,表明正性Darwin选择驱动了蝎α-毒素的加速进化.研究结果合理地解释了蝎α-毒素保守性3D结构与趋异的药理学功能之间的关系.     

基因进化的同义与非同义替代计算及统计检验的比较分析

基因氨基酸编码区的核苷酸具有不同替代速率.同义替代不引起氨基酸改变,它们基本是中性替代速率;非同义替代引起氨基酸变化,替代速率常常比同义替代速率低. 非同义(或同义)替代速率定义为单位时间(如1年)内或者一个世代内1个非同义(或同义)位点上发生替代的数目,用符号dN(或dS)来表示. 生物体内发生的非同义突变大多数属于有害突变,只有少数是中性突变或有利突变. 对有害的非同义突变来说,dN-dS＜1;而对于有利的非同义突变来说,dN-dS＞1. 仅仅通过比较dN和dS还不能确定是否就一定受到选择作用,还必须用统计学的方法来检验它们的真实性和可靠性. 计算dN和dS的方法有多种,常见的是4种:N-G模型、改进的N-G模型、Li-Wu-Luo模型和P-B-Li模型.4种方法从不同的角度计算编码区核苷酸的dN,dS值,它们各有特点,适合不同基因的计算.对dN,dS值进行统计检验的方法也有多种,常见的方法有5种:Z检验、Tajima‘s D 检验、Fu and Li检验、HKA检验和MK检验.这5种检验方法也各有特点,适合不同基因dN,dS值的检验.     

问号赖型钩端螺旋体的进化分析

 对问号赖型钩端螺旋体的复制基因进行了分析,引入以S为分歧时间的概念,通过对每个同义位点和非同义位点的核苷酸替代数目的比较,并利用最小二乘法进行了函数拟合,得出在早期复制基因受到相对松的净化选择,之后选择约束力不断增强并慢慢趋于稳定.     

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     

马氏正钳蝎β-肌动蛋白基因的克隆与系统进化分析（英文）

蝎子生物学研究主要包括蝎的解剖学,分类学,生物地理学以及与医学相关的毒液生物化学研究。在过去已构建的马氏正钳蝎(又称东亚钳蝎)毒腺c DNA文库的基础上,本研究克隆与鉴定了马氏正钳蝎的全长β-肌动蛋白基因的前体核苷酸序列。马氏正钳蝎全长β-肌动蛋白c DNA由1383个核苷酸组成,包括90个核苷酸5'非翻译区(5'UTR),147个核苷酸3'非翻译区(3'UTR)和1131个核苷酸的开放阅读框(ORF)。该马氏正钳蝎全长β-肌动蛋白前体核苷酸序列是首个从蝎目动物中分离鉴定的β-肌动蛋白c DNA序列。β-肌动蛋白基因系统进化分析显示蝎不仅是蛛形纲的原始类群,而且很可能是节肢动物的原始物种。该研究结果为蝎目的系统进化地位、甲壳-昆虫近缘假说提供了新的分子证据。     

基因进化过程中核苷酸替代模型的比较分析

DNA序列中核苷酸替代数的估计是测定基因间进化距离的数学统计方法,是研究基因进化的基础.由于DNA分子包含多种序列区域等原因,核苷酸序列的替代模式比较复杂.最基本的核苷酸序列替代模型是p-距离模型J、ukes-Cantor模型、Kimura两参数模型.在此基础上衍生出其它一系列模型,如Tajima-Nei模型、Tamura模型、Tamura-Nei模型等.这些数学模型在拟合DNA序列进化的真实度时各有特点.这些模型中都假定各个位点的核苷酸替代速率一致,但实际情况并非完全如此,而是核苷酸的替代速率近似地遵循Г分布.     

小立碗藓CAS基因的克隆及与拟南芥CAS基因的比较

钙信号在动植物的生长、发育过程中具有不可替代的作用.胞外钙受体(Extracellular Calcium-sensing receptor,CAS)是动植物质膜上一种跨膜离子通道蛋白,可以感受胞外Ca2 水平,充当第一信使将胞外的信号传递到细胞内.但迄今为止,仅2003年从植物拟南芥中克隆了胞外钙受体CAS基因,其起源进化我们知之甚少.本实验成功克隆了小立碗藓CAS基因,其cDNA全序列共1 574 bp,5′-非翻译区80个核苷酸,3′-非翻译区234个核苷酸,开放阅读框(ORF)1 257 bp,编码419个氨基酸,共有6个内含子.虽然藓类植物与被子植物进化距离较远,但小立碗藓CAS基因前五个内含子的插入位置以及相位与拟南芥完全相同,这说明植物中CAS基因在漫长的进化过程中非常保守,暗示被子植物胞外钙离子信号感受、传递机制起源于藓类植物.     

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429bp,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。     

玉米ELM1基因的序列变异及与株型和穗部相关性状的关联分析

 玉米elm1 突变体使得光敏色素载色体合成受阻并导致光敏色素活性下降,从而使得突变体植株表现出对光的不敏感性.为研究玉米ELM1 基因序列的多态性及其与主要农艺性状之间的关联,本研究对玉米ELM1 基因在80 个自交系中进行了目标序列重测序,并与株高和穗位高2 个株型性状以及穗长、穗粗、轴粗、穗重、行粒数、穗行数和穗粒数7 个穗部性状进行关联分析.ELM1 基因在供试玉米自交系中共有85 个变异,包括73 个SNP 和12 个Indel.尽管该基因的编码区不含Indel,但15 个SNP 变异位点依然可以将编码区划分成7 种单倍型,并编码6 种ELM1 蛋白质.关联分析发现,玉米ELM1 基因中1 个非同义突变位点与穗位高存在显著关联,另有2 个非同义突变位点与行粒数存在显著关联.     

抑癌基因FHIT的克隆和序列分析

用ＰＣＲ方法，从人脑ｃＤＮＡ库中克隆ＦＨＩＴ基因，扩增得到５５３ｂｐ片段克隆于ｐＧＥＭ－Ｔ载体，测定了其ＤＮＡ序列。该序列包括ＦＨＩＴ ｃＤＮＡ编码区全部４４４ｂｐ，以及５‘端５２ｂｐ和３’端５７ｂｐ非编码区序列。编程区有二处位点发生突变，第９２位密码子中的Ｃ突变成Ｇ，是同义突变，不导致氨基酸改变；     

水稻甘油醛—3—磷酸脱氢酶cDNA结构分析和分子进化

甘油醛－３－磷酸脱氢酶（ＧＡＰＤＨ）是糖代谢中的核心酶之一，首次完成了水稻中编码此酶ＣＤＮＡ１３２５ｂｐ的全顺序分析，它含有１０１４ｂｐ组成的完整的编码区，编码一个由３３７个氨基酸组成的肽链，与来源于其他７７个牿上的ＧＡＰＤＨ的同源性比较显示基因间核苷酸同源性高达７０％，与美洲龙虾ＧＡＰＤＨ三结构比较说明水稻ＧＡＰＤＨ有高度保守性可形成相似的构象，并模建了水稻ＧＡＰＤＨ的空间结构。此外，对１７种不     

编码序列和非编码序列中核苷酸关联性质的比较研究

定义了核苷酸序列的信息关联和１６种碱基关联，并求得了它们的涨落限。从关联长度和关联强度两个方面研究了编码序列和包含编码区和非编码区的全序列的核苷酸关联性质，并用快速付立叶分析的方法研究了关联的周期性。结果表明，编码序列的信息关联的主极大超过涨落限的７￣１０倍（高等生物），全序列则为１５￣１９倍，主极大强度与进化有一定的相关性，原核大于真核。８０％以上的序列的主极大分布在紧邻和次紧邻范围。当α－ｃｕ     

酵母编码区及非编码区的统计分析

以酵母全基因组中第一类的2505个编码序列和相对应的非编码序列为统计样本,给出了酵母编码起始区和编码终止区以及非编码区碱基的分布特征,我们发现,真核生物的Yeast和原核生物的E.coli同样,四种碱基在编码区呈3周期分布,非编码区没有3周期特性,在起始密码子前－3位点上碱基A、C、T明显偏置,与Marilyn Kozak的结果相比较看出,这一伴点与进化无关。＋4位点碱基T、G的使用和有椎生物不同,有可能与进化有关。     

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...     

识别转录因子结合位点的新方法

采用进化计算的方法, 实现了在共表达基因上游非编码区寻找转录因子的结合位点. 将此方法应用在已知的受同一种转录因子调控的基因上游启动子序列集合, 结果显示, 该算法能正确识别具有单一保守序列的调控位点; 与经典的Gibbs采样方法比较显示, 本文算法在识别较短的结合位点时更有效.     

苜蓿花叶病毒复制酶基因的克隆、序列分析及其植物表达载体的构建

以侵染苜蓿的苜蓿花叶病毒中国分离株(Alfalfa mosaic virus Chinese isolate，A1MV—Ch)RNA2为模板，利用人工合成的特异性引物，进行反转录及PCR扩增，分两段分别扩增了复制酶基因的5′端1．32kb和3′端及其非编码区的1．23kb cDNA序列．用限制性内切酶切割PCR产物后，与pUCl9重组，转化大肠杆菌DH5α，筛选重组质粒，用限制性内切酶分析及PCR鉴定，得到分别含有5′端序列和3′端序列的重组质粒。已由上述两种重组质粒构建了含有完整复制酶基因的重组质粒．进行了全序列测定，并与国外报道的A1MV-425株系的相应序列相比较，其复制酶基因编码区核苷酸序列同源性达97．8％，推测的氨基酸序列的同源性达97．6％，3′端非编码区核苷酸序列同源性为98．2％．并将全长复制酶基因与植物表达载体pROKⅡ重组，得植物转化载体pAlMV—FL．     

牛α—乳清蛋白基因5‘端非编码区单碱基多态性

综述了牛－α乳清蛋白的来源，功能及其基因非编码区单碱基多态性，并讨论了牛α－乳清蛋白基因非编码区（＋１５）单碱基多态性同泌乳性能的相关性。     

牛α-乳清蛋白基因5′端非编码区单碱基多态性

综述了牛α－乳清蛋白的来源、功能及其基因非编码区单碱基多态性，并讨论了牛α－乳清蛋白基因非编码区（＋１５）单碱基多态性同泌乳性能的相关性     

密码子的碱基关联与表达增强网络

提出了基因表达水平与碱基顺序关系的表达增强网络（ＥＥＮ）模型，认为ＥＥＮ与编码区中密码子的某些特定位点相关联，这些位点称为ＥＥＮＳ．用统计分析的方法证实了ＥＥＮＳ的存在，并对Ｅ．ｃｏｌｉ和Ｙｅａｓｔ找出了这些位点．发现表达水平不仅与同义密码子的使用、且与密码子第１第２位点（特别是１位点）有关，因此Ｉｋｅｍｕｒａ的ｔＲＮＡ丰度说是不完全的。发现ＥＥＮ在编码区中可能具有很大的尺度，而不局限于相邻密码子，因此ｔＲＮＡ－ｔＲＮＡ相互作用说是不完全的．     

大黄鱼Ghrelin基因的克隆和序列分析

利用RT-PCR、RACE等技术,从大黄鱼胃组织中克隆得出Ghrelin基因的cDNA(649 bp),其中包含5'非翻译区(5'UTR),起始密码子,信号肽、成熟肽、C-端肽序列的编码区,终止密码子,3'非翻译区(3'UTR)和相对较少见的多核苷酸化信号(ATTAAA).获得的cDNA编码108个氨基酸,与已报道的硬骨鱼类Grelin mRNA比对显示,相似性(Similarity)和一致性(Identity)最高(黑鲷 Acanthopagrus schlegelii)可达81%和73%,推测的成熟肽包含硬骨鱼Ghrelin的相同活性中心和修饰位点,证明是鱼类Ghrelin同源基因.