基于全基因组序列的核桃细菌性黑斑病菌分泌蛋白的预测及特征分析

【目的】充分了解核桃黑斑病菌的侵染机制。【方法】以全基因组序列已经公布的7个核桃细菌性黑斑病菌菌株CFBP2528、CFBP7179、CFBP8253、DW3F3、J303、NCPPB1447、Xaj417等所具有的蛋白序列为预测数据,基于分泌蛋白所具有的主要特征,利用SignalP v4.1、ProtCompB v9.0、TMHMM v2.0、big-PI Fungal predictor、TargetP v1.1、LipoP v1.0等在线分析程序对分泌蛋白进行预测,同时分析其氨基酸组成及分布、信号肽长度、信号肽切割位点等特征。【结果】核桃细菌性黑斑病菌的分泌蛋白平均为74个,其氨基酸长度多集中于101～400氨基酸,所占比例为63.65%。信号肽氨基酸残基中以A最多,所占比例为22.04%; 其次是L,所占比例为19.27%。信号肽长度以19～29个氨基酸的最多,所占比例为79.62%,信号肽切割位点属于A-X-A类型。【结论】核桃细菌性黑斑病菌中分泌蛋白的有效预测,可为深入解析核桃细菌性黑斑病菌中分泌蛋白在侵染过程中所发挥的功能提供理论依据。     

基于全基因组序列的尖孢镰刀菌分泌蛋白预测及其特征分析

尖孢镰刀菌是一种以土壤习居为主要特征的植物病原菌,广泛分布于世界各地,且寄主广泛,能引起豆科、茄科、葫芦科等科100多种植物根腐、茎腐、茎基腐等病害,严重时造成植株萎蔫死亡,严重影响着植物的产量和品质.同时,目前生产上对于该菌的防治多使用甲霜灵·锰锌、多菌灵、百菌清等化学药剂,然而,防治效果不佳,急需开发针对该菌新的作用靶标的药剂.前人已经明确植物病原真菌分泌蛋白在侵染、操控植物等过程中发挥着重要功能,然而,学术界尚未见有关该菌中分泌蛋白的报道.本研究以尖孢镰刀菌菌株(Fusarium oxysporumf.sp.lycopersici 4287)的蛋白序列为基础数据,以分泌蛋白所具有的N-端含有信号肽、不含有跨膜结构域、没有GPI锚定位点、将蛋白分泌在胞外4大特征为依据,利用生物信息学在线分析程序明确该菌中含有778个分泌蛋白,并对上述蛋白开展特征分析,明确上述蛋白的氨基酸长度主要集中在101～400aa、氨基酸组成中以G,T,S,A较多,信号肽长度主要集中在16～21aa、信号肽氨基酸组成中以P,S,A,T,G较多,信号肽切割位点为T-X-T类型.为今后进一步开展尖孢镰刀菌的分泌蛋白功能解析和开发新型药剂靶标提供了重要的理论基础.     

全基因组预测樟疫霉的候选效应分子

为了更好地研究樟疫霉的致病机制及防治方法,笔者基于病原菌效应分子具有的典型特征,利用Signal P、Prot Comp、TMHMM、big-PI Fungal Predictor和Target P等生物信息学预测程序对樟疫霉中328 457条蛋白质序列进行候选效应分子找寻,发现该菌含有3 439个小分子分泌蛋白,同时,对上述蛋白进行冗余性、半胱氨酸数量以及信号肽长度等性质进行分析。结果表明:上述分泌蛋白中存在较多的冗余性蛋白,所占比例为50%以上,并以含有1~10个半胱氨酸、17~26个氨基酸信号肽的分泌蛋白居多。另外,利用卵菌中效应分子所具有的保守基序RXLR,对拥有唯一氨基酸序列的1 549个分泌蛋白进行基序找寻,明确樟疫霉中存在160个候选效应分子。通过上述生物信息学分析方法可实现樟疫霉候选效应分子的预测。     

马铃薯青枯病(Ralstonia solanacearum)质粒基因组分泌蛋白信号肽初步分析

应用SignalP 3.0,TMHMM 2.0,THUMBUP,big-PI,TargetP 1.01,Lipop 1.0,TatP 1.0等7种软件分别对马铃薯青枯病菌Ralstonia solanacearum GMI1000质粒基因组1 681个氨基酸序列进行预测分析.结果表明,该物种质粒基因组分泌蛋白有85个,占其基因组编码蛋白的5.1%.通过对质粒分泌蛋白切割位点信号肽类型分析后发现具Ⅰ型信号肽的分泌蛋白有73个,Ⅱ型的有12个,所有分泌蛋白中具RR-motif信号肽结构的有3个,且均为Ⅰ型信号肽.质粒分泌蛋白中,59个具可预测功能,26个为未知功能蛋白.已知功能的分泌蛋白主要集中于细胞代谢,细胞调控及转运,细胞膜结构等领域.在质粒分泌蛋白中发现3个Ⅲ型信号肽分泌蛋白,该类蛋白是由hip基因编码产生,在植物及动物病原细菌中相当保守,负责将效应蛋白分子转运到寄主细胞中从而产生致病作用.这些功能是该物种在长期进化过程中与环境中各种因子发生互作,相互适应的结果.     

绿色木霉纤维二糖水解酶Ⅱ基因的克隆及其在酿酒酵母中的高效表达

采用RT-PCR 的方法从目前最高效的纤维素酶产生菌之一的绿色木霉AS3.3711中克隆得到纤维二糖水解酶Ⅱ（CBHⅡ）的编码基因cbh2。序列测定和分析表明,该编码序列长1416 bp,编码472个氨基酸残基,与已公布的绿色木霉CICC 13038的cbh2仅在第263位存在一个氨基酸残基的差别（Gln替换为Pro）,而与里氏木霉VTT-D-80133的cbh2则完全同源。该序列已经提交GenBank,登录号为 DQ864992。利用信号肽预测软件SignalP 3.0发现该基因自身带有信号肽序列,其最大可能的切割位点在18和19位氨基酸残基之间。将该基因片段接入酿酒酵母高拷贝数整合型表达载体pScIKP中,得到重组表达质粒pScIKP-cbh2。经酶切线性化后电转化酿酒酵母AS2.489菌株,通过G418浓度梯度筛选出高抗转化子。转化子经蛋白电泳分析,发现该基因的信号肽序列能够被酿酒酵母识别,因此重组CBHⅡ成功分泌到了胞外。但可能由于酿酒酵母表达系统的过度糖基化作用,重组CBHⅡ比出发菌绿色木霉的CBHⅡ分子量要高许多,并且可能因为过度糖基化作用位点不同而形成了不同大小分子量的表达产物。转化子经CMC糖化力法测定酶活,发现该重组CBHⅡ酶活性并没有受过度糖基化作用的影响,最高可达7.71 U/mL,比大多数报道的要高。其作用的最适pH值为5.0,最适温度为65 ℃,且具有较好的热稳定性。     

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.     

甘蓝型油菜过氧化物酶的生物信息学分析

目的 分析甘蓝型油菜的过氧化物酶(Peroxiredoxin, PRDX)家族成员的生物学信息，以期为油菜及相近植物中PRDX的酶学特征及植物抗氧化的分子机制研究提供依据.方法 利用生物信息学方法，分析NCBI(National Center for biotechnology information)数据库中注册的7种油菜PRDX蛋白质的理化性质、信号肽、磷酸化位点、糖基化位点、蛋白质二级结构、三级结构及系统进化特点.结果 甘蓝型油菜PRDX蛋白质比较稳定；氨基酸序列中无信号肽，且不是分泌蛋白；该家族蛋白质中存在较多潜在糖基化位点和磷酸化位点；蛋白质二级结构、三级结构预测结果显示其结构具有极大相似性，且主要以α-螺旋和无规则卷曲为主；系统进化树将该家族成员分为了两个亚家族.结论 本研究为进一步探索植物PRDX家族的生物学功能提供了参考依据.     

羊生长激素在大肠杆菌中的表达及分泌初探

利用PCR方法,将羊生长激素(oGH)成熟蛋白编码序列扩增,再将扩增产物接入分泌型表达载体pET12a(SalI位点)中,利用宿主菌自身的OmpT信号肽引导羊生长激素在E.coliBL21(DE3)中分泌,获得正向插入重组质粒pET12-oGH8,对重组子及对照菌进行诱导表达,薄层色谱扫描(SDS-PAGE)检测结果发现,oGH在OmpT信号肽引导下未见明显分泌,推测oGH自身的氨基酸序列可能是影响其在E.coli中分泌的因素     

甜瓜持绿蛋白的生物信息学分析

采用生物信息学方法,对甜瓜持绿蛋白(stay-green protein,SGR)理化性质、信号肽、前导肽、功能型位点、疏水性和亲水性、跨膜结构域、蛋白质二级结构和三级结构进行预测和分析,并构建系统进化树.结果表明:甜瓜含有4个持绿蛋白家族成员,进化分析发现有2个同源基因对,同源的基因对之间功能上完全冗余,4个蛋白都不具有信号肽和跨膜结构域,属于非分泌型蛋白,推测SGR可能在细胞质基质中发挥功能.采用同源建模法预测其三级结构,并通过拉氏构象图分析准确性和合理性,证明了同源建模的结果相对可靠性.     

羊生长激素在大肠杆菌中表达及分泌初探

利用ＰＣＲ方法,将羊生长激素（ｏＧＨ）成熟蛋白编码序列扩增,再将扩增产物接入分泌型表达载体ｐＥＴ１２ａ（ＳａｌＩ位点）中,利用宿主菌自身的ＯｍｐＴ信号肽引导羊生长激素在Ｅ．ｃｏｌｉ ＢＬ２１（ＤＥ３）中分泌,获得正向插入重组质粒ｐＥＴ１２－ｏＧＨ８,对重组子及对照菌进行诱导表达,薄层色谱扫描（ＳＤＳ－ＰＡＧＥ）检测结果发现,ｏＧＨ在ＯｍｐＴ信号肽引导下未见明显分泌,推测ｏＧＨ自身的氨基酸序列可有是     

木霉菌对3种蔬菜病原菌的拮抗作用

测定了11种木霉对黄瓜枯萎尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、黄瓜黑星病瓜疮痂枝孢霉(Cladospori-um cucumerinum)和番茄叶霉病褐孢霉(Fulvia fulva)的拮抗作用,筛选出1株M6粘绿木霉对3种病菌均有较强拮抗作用,而且对黄瓜枯萎病的室内盆栽防效可达65.66%。与此同时还观察到多数木霉生长速度快、生长繁茂,快速覆盖病原菌的菌落,竞争作用、抗生作用和重寄生作用是其主要作用机制。     

斑马鱼3种胰蛋白酶原基因的克隆、序列分析及组织表达

 胰蛋白酶是丝氨酸蛋白酶类超家族成员之一,在动物蛋白消化中起着重要作用。为深入研究胰蛋白酶在鱼类中的蛋白结构和生理功能,利用RT-PCR和RACE方法,成功获得了斑马鱼3种胰蛋白酶原cDNA序列(zftry1a、zftry1b和zftry2)。结果表明,zftry1a和zftry1b均有242个氨基酸残基组成,其中包括15个氨基酸的信号肽和5个氨基酸(LDDDK)的激活肽。zftry2由247个氨基酸残基组成,其中包括15个氨基酸的信号肽和9个氨基酸(APLGDDDDK)的激活肽。氨基酸序列比对结果显示,三者具备胰蛋白酶原的保守结构特征,如含有催化三联体氨基酸(His-57、Asp-102和Ser-195),12个半胱氨酸,位于底物结合口袋底部Asp-189和口袋开口处的Gly-216、Gly-226等。进化树结果显示,斑马鱼zftry1a和zftry1b属于group I,为阴离子胰蛋白酶原;斑马鱼zftry2属于group II,为阳离子型胰蛋白酶原。RT-PCR结果显示,三者组织分布模式类似,且在肠中有最高表达量。这些结果为研究鱼类胰蛋白酶原的基因进化和功能以及进一步探讨鱼类消化生理的分子机制奠定了基础。     

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。     

小反刍兽疫病毒融合蛋白基因的克隆、序列分析及表达

根据GenBank报道的小反刍兽疫病毒(PPRV)融合蛋白(F)基因序列,用特异性引物对PPRV疫苗株F蛋白基因进行了RT-PCR扩增,并将其克隆到pGEM-T载体中进行测序。结果表明:F基因ORF全长1641 bp,编码546个氨基酸;推导的氨基酸序列中第1~18位氨基酸构成信号肽序列,第488~510氨基酸为跨膜区。构建原核表达载体pETF1和pETF2,转化E.coliBL21(DE3),用IPTG诱导表达。SDS-PAGE和Western-blotting的分析结果表明,F1和F2基因在大肠杆菌中均获得了表达,且均具有良好的反应原性。用Ni-NTA试剂盒纯化F1和F2重组蛋白,为研发检测PPRV特异性抗体的诊断试剂奠定了基础。     

斑马鱼cGnRH-Ⅱ的基因克隆与序列分析

从斑马鱼脑组织提取总RNA,应用RT--PCR方法克隆eGnRH cDNA,其长度为646bp,包括一个258bp开放阅读框;编码的cGnRH-Ⅱ前体为86个氨基酸残基,由一个信号肽、GnRH十肽和一个由蛋白水解位点（Gly—Lys—Arg）连接的促性腺激素释放激素相关肽（GAP）组成;其中信号肽和联接肽的长度分别为24和49个氨基酸．该eDNA编码的cGnRH-Ⅱ的前体氨基酸序列与其他物种的cGnRH-Ⅱ前体一致．表明物种问cGnRH—Ⅱ cDNA的蛋白编码区高度保守,而非编码区的保守性程度很低．进化分析表明,斑马鱼与鲤鱼、鲫鱼、拟鲤、黑头软口鲦等淡水的鲤科鱼类的同源性较高．     

Cloning, prokaryotic expression,purification and sequence analysis of 20S proteasome subunit gene from T.harzianum

The gene encoding the 20S proteasome subunit（PR29） was cloned from cDNA library of Trichoderma harzianum and expressed in Escherichia coli BL21 （D3） using a pET-28a expression system. The molecular weight of the protein was found to be approximately 29 kDa, as estimated by SDS-PAGE on gels. The target protein was insoluble when induced at 22℃ with 0.4 mmol/L IPTG, while dissoluble if induced at 37℃ with 0.8mmoL/L IPTG. The expressed product was purified through Ni-magnetic beads His Bind. The purity of the fusion protein reached above 80%. The entire eDNA sequence consisted of 1094 bp with 173 and 135 bp in 5＇ and 3＇ untranslated regions respectively. The gene encoding 261 amino acids has no signal peptide sequence. These results could provide a basis for validating the func-tions of PR29. It also provided a preliminary indication for further study of the mechanism and function of proteasome, and more information of proteasome mechanism in T.harzianum could be obtained.     

Molecular characterization and genetic analysis of Gnrh2 and Gthβin different ploidy level fishes

The gonadotropin-releasing hormone (GnRH) and the gonadotropin hormone (GTH) play crucial roles in regulating the gonadal development of the vertebrate. In this study, the Gnrh2, Fshβ and Lhβ cDNAs were cloned and characterized in red crucian carp, triploids and tetraploids, and their phylogenetic relations were comparatively analyzed. All the Gnrh2 cDNAs in different ploidy fishes encoded proteins of 86 amino acids, which consisted of a signal peptide, a GnRH2 decapeptide and a GnRH-associated peptide (GAP) linked by a proteolytic cleavage site (Gly-Lys-Arg). The GnRH2 decapeptide and proteolytic cleavage site were absolutely consistent among the three ploidy fishes, but the differences in signal peptide and GAP between diploids and tetraploids were fewer than those between diploids and triploids. It was presumed that the red crucian carp was the original maternal parent of tetraploids, so they had closer relationship. In addition, the Fshβ and Lhβ cDNAs of these three fishes encoded proteins of 130 and 140 amino acids, respectively. Compared with the molecules of other teleosts, the cysteine residues and potential glycosylation sites of Lhβ in these three fishes are fully conserved. However, most teleosts of Fshβ had 12 cysteine residues, while those of these three fishes were 13, and 12 of which might form six conserved disulfide bridges by utilizing the cleavage sites between the first and the second cysteine residues. Moreover, the lack of the second glycosylation site in Fshβ of these three fishes might influence the special structure and biological activities. On the other hand, the phylogenic tree analyses revealed that Gnrh2, Fshβ and Lhβ had similar phylogeny relationships among the cyprinids, which indicated that they were conserved in molecular structure and function during the evolution.