禾谷炭疽菌中候选G蛋白偶联受体蛋白理化性质及遗传关系分析

GPCR是G蛋白偶联受体的简称,作为一类具有七跨膜螺旋结构的重要细胞表面受体,对生物中细胞信号转导过程发挥着重要作用。然而,对于禾谷炭疽菌候选GPCR蛋白的理化性质及遗传关系尚不清楚,制约着对该菌致病机制的研究。本研究基于对禾谷炭疽菌中220个候选GPCR蛋白序列,利用SignalP 5.1、ProtParam和ProtScal等在线预测程序对上述蛋白中的信号肽、理化性质、疏水性进行明确,结果表明,禾谷炭疽菌中仅有7个含有信号肽的候选GPCR蛋白,理论等电点主要集中在大于6.01,多属于中性或碱性蛋白,均为疏水性蛋白,同时利用MEGA软件对上述蛋白的遗传关系进行解析,明确候选GPCR蛋白主要分为A、B、C三类,上述类别与其保守结构域有着密切关系。该研究为进一步开展禾谷炭疽菌GPCR蛋白功能解析提供了重要的理论支撑,也为其他炭疽菌中GPCR蛋白功能研究提供了重要的理论基础。     

希金斯炭疽菌磷酸二酯酶生物信息学分析

磷酸二酯酶(Pde)在植物病原菌G蛋白信号传导途径上发挥着重要作用。Pde已在粟酒裂殖酵母菌、稻瘟病菌等中有相关报道,然而,对于侵染十字花科植物的希金斯炭疽菌中Pde研究尚不深入。基于酿酒酵母中已经报道的典型Pde序列,利用Blastp以及关键词对炭疽菌蛋白质数据库进行比对、搜索,并通过SMART保守结构域分析。同时,通过对该菌中典型Pde氨基酸序列进行理化性质、疏水性、细胞信号肽、跨膜区结构、亚细胞定位以及二级结构等生物信息学分析,此外,通过对希金斯炭疽菌中的典型Pde与其他物种中的同源序列进行遗传关系比较分析。通过上述生物信息学分析,以期为深入开展Pde定位、功能研究等方面研究,同时,为进一步实现以控制病原菌G蛋白信号途径功能新的药物靶标的开发提供有力的理论支撑。     

禾谷炭疽菌14-3-3蛋白生物信息学分析

禾谷炭疽菌侵染玉米、小麦等粮食作物而引起的炭疽病,给各国农业生产造成了巨大经济损失.14-3-3蛋白普遍存在于真核生物,参与植物众多生理生化过程.本研究基于酿酒酵母中2个典型14-3-3蛋白序列,利用Blastp以及关键词对炭疽菌属蛋白质数据库进行比对、搜索,以及通过SMART保守结构域分析,明确该菌存在2个典型的14-3-3蛋白;同时,通过对上述蛋白进行二级结构、疏水性、信号肽,跨膜结构域以及亚细胞定位等生物信息学分析.该研究为深入开展禾谷炭疽菌14-3-3蛋白功能研究打下坚实的理论基础.     

不同丝状真菌Delta-12脱饱和酶的生物信息学比较分析

运用生物信息学方法对卷枝毛霉、稻根霉菌、高山被孢霉和米曲霉等丝状真菌的Delta-12脱饱和酶的氨基酸组成、理化性质、氨基酸保守位点、进化关系、信号肽、跨膜结构。亲水性/疏水性和二级结构等进行比较分析.结果表明:丝状真菌Detal-12脱饱和酶是一种亲水的稳定的膜结合蛋白,不具有信号肽,具有明显的疏水跨膜区域,有3个保守的His-box功能区域,二级结构主要由螺旋和不规则卷曲构成,其中螺旋占50%以上.     

禾谷炭疽菌内吞相关蛋白找寻及其生物信息学

真菌通过内吞的质膜变形运动将细胞以外的物质转运到细胞内,有关植物病原丝状真菌中内吞作用相关蛋白及其特征研究尚不多见,对其发挥内吞作用的NPFxD相关蛋白尚未见报道.运用内吞作用关键词在NCBI数据库中搜索,同时,以模式生物构巢曲霉中NPFxD蛋白序列为基础,通过Blastp开展在线比对分析,明确禾谷炭疽菌中具有NPFxD基序的蛋白有6个,根据同源关系分别命名为CgTPO1、CgMYO2、CgCRN3、CgNPF4、CgGBP5和CgTRM6;并从跨膜、保守结构域、亚细胞定位、理化性质以及信号肽、二级结构等方面对上述蛋白开展生物信息学分析.结果表明,不同跨膜预测软件结果并不相同,保守结构域种类较多且缺少同一类结构域,蛋白亚细胞定位位置多样且不尽相同,尤以G、A氨基酸残基所占比例最高,仅CgNPF4具有明显的信号肽,而CgMYO2蛋白具有比例相对高的α螺旋结构.此外,通过遗传关系分析明确了禾谷炭疽菌中NPFxD蛋白和炭疽菌属病菌具有较高的同源性和较近的亲缘关系,为深入探索NPFxD基序蛋白在炭疽病中的功能奠定了坚实的理论基础.     

禾谷炭疽菌磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C生物信息学分析

磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C(PI-PLC)作为植物病原菌G蛋白信号转导过程中的重要调节因子,在对植物侵染、定殖、扩展等致病过程中发挥着重要作用。禾谷炭疽菌侵染玉米、小麦等农作物引起炭疽病,给各国农业生产造成了巨大经济损失。基于酿酒酵母典型PI-PLC序列,利用Blastp以及关键词对禾谷炭疽菌蛋白质数据库进行比对、搜索,以及通过SMART保守结构域分析,明确该菌存在7个典型的PI-PLC;同时,通过对上述氨基酸序列进行细胞信号肽、跨膜结构域以及二级结构等生物信息学分析,明确上述PI-PLC在蛋白质二级结构组成、信号肽等方面均具有一定差异,除Cg PLC1具有信号肽外,其他均不含有;7个PI-PLC中4个定位在细胞质中,其他则定位在细胞核、高尔基体上。此外,通过对禾谷炭疽菌中的7个PI-PLC与其他物种中的30个同源序列进行遗传关系比较分析,发现禾谷炭疽菌中的PI-PLC与C.higginsianum、C.fioriniae等炭疽菌属中的病菌具有较高的同源序列,较近的亲缘关系。该研究为深入开展禾谷炭疽菌PI-PLC定位、功能研究打下坚实的理论基础,同时,也为进一步开展其他炭疽菌的研究提供重要的理论指导。     

大戟科植物鲨烯环氧酶核苷酸及其编码氨基酸序列生物信息学分析

鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SQE)是在三萜和甾醇类化合物生物合成通路中的关键酶.主要采用生物信息学方法对17种大戟科植物的SQE核苷酸及其编码氨基酸序列的序列结构、理化特性方面以及空间结构进行了初步预测和分析,并构建SQE蛋白家族的系统进化树.结果表明,17种大戟科植物的SQE氨基酸序列结构与理化性质具有一定差异,多为碱性的疏水性蛋白;多数不具有信号肽,没有导肽分裂位点,却具有导肽,具有0～5个数量不等的跨膜结构域;亚细胞定位预测可能定位在内质网膜、质膜、类囊体膜和线粒体内膜上. SQE二级结构中最主要的结构元件是α螺旋和无规则卷曲,保守区都含有一个PLN02985 superfamily保守结构域,属于鲨烯单加氧酶超家族.分析结果可为SQE的酶学特性及三萜类化合物生物合成的分子机制研究提供理论基础.     

禾谷炭疽菌中候选G蛋白偶联受体蛋白的找寻

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR)是生物中一类具有典型七跨膜结构域的重要细胞表面受体,对细胞信号转导过程具有重要作用。禾谷炭疽菌严重危害着玉米、高粱等禾本科植物的产业发展,然而,对于该菌中GPCR蛋白数量及功能尚未有系统性报道。基于典型GPCR蛋白序列所具有的七跨膜保守结构域特征,通过TMHMM、Philius和TOPCONS 3种常用软件进行在线分析,明确全部蛋白的预测功能与蛋白数量、跨膜结构域数量与蛋白数量、氨基酸序列长度与蛋白数量之间的关系。结果表明,禾谷炭疽菌中含有243个具有七跨膜结构域蛋白(涉及含有7个跨膜结构域但不含有信号肽序列蛋白或者含有信号肽序列的具有8个跨膜结构域的蛋白),进一步通过SMART保守结构域分析,可知该菌中存在220个候选GPCR蛋白。该研究为进一步开展禾谷炭疽菌候选GPCR蛋白的理化性质解析提供了重要的数据支撑,也为进一步明确GPCR蛋白及其功能的研究奠定重要的理论基础。     

南丰蜜橘β-萝卜素羟化酶的生物信息学分析

利用多种在线软件对本实验室克隆测序的南丰蜜橘(Citrus reticulata Blanco var.kinokuni(Tanaka)H.H.Hu)β-胡萝卜素羟化酶(chy,蛋白序列号CAL63739)的理化性质、亲水性、跨膜区及空间结构进行了预测.理化性质分析显示其含311个氨基酸分子量为34 785.4,pI值为9.03.该酶定位于类囊体膜上,TMpred跨膜分析显示它含有4个显著的跨膜螺旋区,这些区域与ProtScale预测的疏水区基本重叠.该酶二级结构以α-螺旋为主,且含多种磷酸化位点.结构域分析显示该酶含β-羟化酶家族的特征结构域PD095142(99～156aa)和PD011050(157～280aa).借助HHpred三级结构预测结果,分析了该酶的结构特征及可能的膜定位方式.本文为进一步研究该酶结构和功能的关系打下了基础.     

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.     

Tyrosine-kinase-dependent recruitment of RGS12 to the N-type calcium channel

Gamma-aminobutyric acid (GABA)B receptors couple to Go to inhibit N-type calcium channels in embryonic chick dorsal root ganglion neurons. The voltage-independent inhibition, mediated by means of a tyrosine-kinase pathway, is transient and lasts up to 100 seconds. Inhibition of endogenous RGS12, a member of the family of regulators of G-protein signalling, selectively alters the time course of voltage-independent inhibition. The RGS12 protein, in addition to the RGS domain, contains PDZ and PTB domains. Fusion proteins containing the PTB domain of RGS12 alter the rate of termination of the GABA(B) signal, whereas the PDZ or RGS domains of RGS 12 have no observable effects. Using primary dorsal root ganglion neurons in culture, here we show an endogenous agonist-induced tyrosine-kinase-dependent complex of RGS12 and the calcium channel. These results indicate that RGS12 is a multifunctional protein capable of direct interactions through its PTB domain with the tyrosine-phosphorylated calcium channel. Recruitment of RGS proteins to G-protein effectors may represent an additional mechanism for signal termination in G-protein-coupled pathways.     

G蛋白信号转导调节因子的研究

G蛋白信号转导调节因子（Regulator of Gprotein signaling,RGS）是G蛋白的信号转导系统的负性调节因子,大部分RGS蛋白通过GTP酶激活蛋白方式发挥作用．本文概述了G蛋白信号转导调节因子的结构、功能、意义及国际最新的研究趋势．对RGS的深入研究有利于对信号转导调节的了解．     

杉木炭疽菌遗传转化及附着胞发育过程的细胞核行为观察

【目的】建立高效的杉木炭疽菌遗传转化体系,并观察附着胞发育过程中的细胞核行为。【方法】通过菌丝体酶解的方法制备原生质体,PEG介导的原生质体转化法将含有伯莱霉素抗性的细胞核表达质粒NL1::GFP转入受体材料杉木炭疽菌SMCG1#C菌株,通过荧光显微镜跟踪观察附着胞发育过程中的孢子、芽管和附着胞等结构中的细胞核行为。【结果】获得了稳定表达NL1::GFP质粒的杉木炭疽菌阳性转化子; 杉木炭疽菌附着胞发育过程伴随着细胞的有丝分裂与细胞核的转移; 附着孢发育成熟后,孢子和芽管菌丝中的细胞核仍然保持完整。【结论】建立了高效的杉木炭疽菌遗传转化体系; 杉木炭疽菌与稻瘟病菌、希金斯炭疽菌的附着胞发育过程的细胞生物学特性显著不同。     

杉木炭疽菌遗传转化及附着孢发育过程的细胞核行为观察

[目的]建立高效的杉木炭疽菌遗传转化体系,并观察附着胞发育过程中的细胞核行为.[方法]通过菌丝体酶解的方法制备原生质体,PEG介导的原生质体转化法将含有伯莱霉素抗性的细胞核表达质粒NL1::GFP转入受体材料杉木炭疽菌SMCG1#C菌株,通过荧光显微镜跟踪观察附着胞发育过程中的孢子、芽管和附着胞等结构中的细胞核行为.[结果]获得了稳定表达NL1::GFP质粒的杉木炭疽菌阳性转化子;杉木炭疽菌附着胞发育过程伴随着细胞的有丝分裂与细胞核的转移;附着孢发育成熟后,孢子和芽管菌丝中的细胞核仍然保持完整.[结论]建立了高效的杉木炭疽菌遗传转化体系;杉木炭疽菌与稻瘟病菌、希金斯炭疽菌的附着胞发育过程的细胞生物学特性显著不同.     

不同胶孢炭疽菌菌株比较

从我国6个省的38种植物上收集并鉴定43个胶孢炭疽菌(Colletorichum gloeosporiaides)菌株，比较和分析了它们的培养特征和生长适应性等性状。43个菌株的培养性状和不同培养条件(温度和pH)的生长适应性均存在着较大的差异。对43个菌株的分生孢子的长宽及43个菌株在不同条件下生长量进行单因素方差分析表明，菌株间的差异达到了极显水平。聚类分析把43个菌株分为距离相差不大的多个类群；各菌株的分．化与菌株的寄主种类和地理来源没有明显的相关性。因此菌昧的形态学特征不适合对林木胶孢炭疽菌进行种以下的类群划分。     

Structural determinants for regulation of phosphodiesterase by a G protein at 2.0 A

A multitude of heptahelical receptors use heterotrimeric G proteins to transduce signals to specific effector target molecules. The G protein transducin, Gt, couples photon-activated rhodopsin with the effector cyclic GMP phosophodiesterase (PDE) in the vertebrate phototransduction cascade. The interactions of the Gt alpha-subunit (alpha(t)) with the inhibitory PDE gamma-subunit (PDEgamma) are central to effector activation, and also enhance visual recovery in cooperation with the GTPase-activating protein regulator of G-protein signalling (RGS)-9 (refs 1-3). Here we describe the crystal structure at 2.0 A of rod transducin alpha x GDP x AlF4- in complex with the effector molecule PDEgamma and the GTPase-activating protein RGS9. In addition, we present the independently solved crystal structures of the RGS9 RGS domain both alone and in complex with alpha(t/i1) x GDP x AlF4-. These structures reveal insights into effector activation, synergistic GTPase acceleration, RGS9 specificity and RGS activity. Effector binding to a nucleotide-dependent site on alpha(t) sequesters PDEgamma residues implicated in PDE inhibition, and potentiates recruitment of RGS9 for hydrolytic transition state stabilization and concomitant signal termination.     

RAPD analysis of genetic variability among Stylosanthes guianenesis accessions of resistant and susceptible to the stylo anthracnose

Stylosanthes guianenesis Sw. is an important tropical forage legume grown and utilized in the tropics and the subtropics of South China. Anthracnose, caused by Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) Sacc., is a major constraint to the extensive use of Stylosanthes. Forty-five accessions of S. guianensis were assessed with RAPD for genetic diversity and for resistance to anthracnose. RAPD analysis was performed using twenty primers screened from 200 arbitrary oligonucleotides, and a 71.5% level of polymorphism was found. The dendrogram obtained with unweighted pair group method of averages (UPGMA) based on the RAPD data showed genetic similarity from 50% to 94% among all stylo accessions, and fourteen clusters were defined at 66.5% genetic similarity. Two strains of C. gloeosporioides from stylo in China were used for anthracnose resistance screening. All plant accessions showed variation in the reaction to two strains and the correlation of resistance had a value of 0.904. Multiple correspondence analysis displayed a random distribution of the resistance or susceptibility response with respect to the genetic diversity measured by RAPD analysis except one group. Mean distance was also calculated to determine the diversity within clusters. From our results, the RAPD analysis is an effective and efficient technique of providing quantitative estimates of genetic similarity among stylo accessions.     

Distributed implementation of the genetic double-branch structure in Escherichia coli

Because of the simplicity of cells, the key to building biological computing systems may lie in constructing distributed systems based on cell-cell communication. Guided by a mathematical model, in this study we designed, simulated, and constructed a genetic double-branch structure in the bacterium Escherichia coli. This genetic double-branch structure is composed of a control cell and two reporter cells. The control cell can activate different reporter cells according to the input. Two quorum-sensing signal molecules, 3OC12- HSL and C4-HSL, form the wires between the control cell and the reporter cells. This study is a step toward scalable biological computation, and it may have many potential applications in biocomputing, biosensing, and biotherapy.