甜味蛋白Brazzein在Escherichia coli和Bacillus subtilis中的表达研究

通过实验对比研究了植物来源的甜味蛋白Brazzein单独及与E coli信号肽融合表达的情况,证实无信号肽序列的Brazzein编码基因实现了可溶性活性表达,它的肽链N端未融合其他氨基酸或肽链.同时,在Brazzein肽链中引入31His→Ala的突变,依照Bacillus subtilis的偏爱密码子,合成了定点突变后的Brazzein编码序列,并在B.subtilis WB600中实现了可溶性胞内表达,得到了表达量较高的活性蛋白产物.     

人类神经生长抑制因子突变体E55/58/60Q和E58K的研究

人类神经生长抑制因子(GIF)又称MT3,其α 结构域存在一个特殊的插入六肽,其中含有多个谷氨酸残基,这些谷氨酸残基被认为与GIF具有保护神经元活性有关.为更好地研究这些Glu的作用,分别制备了E55/58/60Q和E58K2个突变体蛋白并对其稳定性进行了初步研究.结果显示,突变体蛋白的一系列光谱性质同野生型MT3非常一致,对酸的稳定性和对EDTA及DTNB的反应性上,也都表现出同野生型蛋白相似的性质.实验表明MT3α 结构域插入段中的Glu残基对蛋白的金属 硫簇结构及其稳定性没有显著的贡献.     

芽孢杆菌S6内切葡聚糖酶基因的克隆及功能鉴定

为了开发高效拮抗真菌新产品,从土壤中分离一株具有高效拮抗黄萎病、枯萎病功能的菌株芽孢杆菌S6(Bacillus subtilis S6),通过同源克隆、生物信息学分析、p ET-21b表达载体构建、聚丙烯酰胺凝胶电泳和羧甲基纤维素平板检测等方法分析其结构和功能。结果表明:获得了1 500 bp的β-1,4-内切葡聚糖酶基因(glu)全长序列;glu编码499个氨基酸,在1—30位氨基酸存在信号肽,蛋白的成熟位点在第29—30位的氨基酸残基之间,而该蛋白仅有一个跨膜区段,蛋白分子量约为50 ku,在大肠杆菌BL21中成功表达且具有极高的酶活性。     

大鼠CHOP基因克隆及其在颅脑损伤模型中的表达分析

利用巢式PCR(nest PCR)克隆大鼠CHOP基因.该基因ORF区全长507bp,编码168个氨基酸,推测其分子量为19.03kDa,等电点4.59.大鼠CHOP蛋白在第95~160位氨基酸残基位点存在一个"碱性亮氨酸拉链"结构域.蛋白进化分析显示:大鼠CHOP蛋白与啮齿类该蛋白具有较近的亲缘关系.实时荧光定量PCR结果显示:大鼠早期颅脑损伤中,CHOP基因表达呈逐步上升趋势,颅脑损伤24h表达量达到顶峰,为对照组的11.47倍.     

兽疫链球菌磷脂酰甘油磷酸合成酶基因的分离

根据化脓链球菌(Streptococcus pyogenes)磷脂酰甘油磷酸合成酶（phosphatidylglycerophosphate synthase, PGPS）基因序列设计引物,通过PCR从兽疫链球菌（Streptococcus zooepidemicus）基因组中克隆得到开读框为531bp的同源序列pgsa-sz。pgsa-sz的预测编码蛋白含有176个氨基酸残基,分子量19400,等电点8.8,其中含有63个疏水氨基酸,预示其可能的膜结合特性。二级结构预测发现该蛋白含3个跨膜域。此外,该蛋白与S. pyogenes的PGPS具有85％的氨基酸序列相似性。将该蛋白与金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、大肠杆菌(Escherichia coli)和酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的PGPS进行序列比对,发现该蛋白包含PGPS中保守的活性位点区域。上述结果表明,pgsa-sz为S. zooepidemicus细胞膜中PGPS的编码基因。     

中介蝮蛇毒L-氨基酸氧化酶基因的生物信息学分析

采用生物信息学方法,对中介蝮蛇毒L-氨基酸氧化酶(GI-LAO)基因进行了分析。结果表明:GI-LAO基因所包含的开放阅读框为1 515bp,编码504个氨基酸残基;GI-LAO一级结构与白眉蝮GH-LAO的相似性最高,达99%;N-端的18个氨基酸残基为信号肽,成熟肽含486个氨基酸残基,相对分子质量为55.1kDa,理论等电点为6.55;该蛋白含有两个结构域:FAD结合域(56-123位氨基酸残基)和催化结构域(61~499位氨基酸残基);与白眉蝮GH-LAO序列比对发现,有4个氨基酸位点存在差异(分别是20、56、99和467位氨基酸残基),用SIFT软件分析表明,这四个位点对其功能无影响;该基因编码的氨基酸序列有2个活性位点(H242和R343),2个N-糖基化位点(N190和N379),5个位点(R108、H241、Y390、G482和W483)与底物结合有关,4个保守半胱氨酸残基形成两对二硫键(C28—C191和C349—C430);三维结构建模结果表明,GI-LAO形成同源二聚体,每个单体由22个α-螺旋,22个β-折叠股和一些无规则卷曲、转角等形成三个结构域:FAD结合域,底物结合域以及α-螺旋域;在GI-LAO蛋白的进化分析中,中介蝮GI-LAO与白眉蝮GHLAO的亲缘关系最近。     

海洋放线菌S.areniocola CNS-205腺苷化结构域基因的克隆、表达和纯化

海洋放线菌S.arenicola CNS-205是首次报道的专属海洋性放线菌属Salinispora的代表菌株之一.选取海洋放线菌S.arenicola CNS-205非核糖体多肽合成酶氨基酸腺苷化结构域基因sare 0357,对其进行生物信息学分析后进行原核重组质粒的构建和表达及蛋白纯化.分别构建了pET-28a-sare 0357和pGEX-KG-sare 0357重组质粒,并转化E.coli BL21(DE3)进行不同诱导条件的诱导表达,sare 0357基因均以包涵体的形式表达.收集Sare0357重组蛋白包涵体,选取6mol/L的盐酸胍对其进行变性并将变性后的重组蛋白进行镍柱纯化.得到了可溶性的Sare0357融合蛋白.     

Cloning and Characterization of Gene Promoters from Bacillus pumilus

DNA fragments obtained from Sau3AI partially digested total DNA of Bacillus pumilus UN31-C-42 are first inserted into BamHI site of pSUPV4, a promoter-probe vector. The recombinant DNA molecules are transformed into Escherichia coli cells and eight-three Kanr clones (named pSUBp1-pSUBp83) are obtained. The inserted fragments in pSUBp53, pSUBp57, pSUBp21, which showed high level of kanamycin- resistance, are sequenced and analyzed, respectively. These fragments contain some con-served sequences of prokaryotic gene promoters, such as TATAAT and TIGACA box. The promoter frag-ment Bp53 could efficiently promote the alkaline protease gene of B. pumilus expression not only in E.coli but also in B. subtilis cells.     

鲫葡萄糖调节蛋白78基因部分序列的克隆、鉴定及功能预测

【目的】分析和预测鲫(Carassius auratus)葡萄糖调节蛋白78(Glucose regulated protein 78,GRP78)的功能,为研究GRP78在鱼类受细胞外刺激过程中的作用机制奠定基础。【方法】通过分子克隆技术获得鲫GRP78基因的部分序列,并利用生物信息学方法分析了该基因片段编码的蛋白质序列的二级结构、亲水性、可塑性、表面可及性和抗原表位。【结果】获得了长度为617bp的鲫GRP78基因片段序列,共编码113个氨基酸。这些氨基酸所构成序列的相对分子质量约为1.3kDa,等电点为5.82,无信号肽;可塑性区域位于第7～10位、第18～21位、第28～42位、第51～62位、第68～78位和第94～109位氨基酸残基;表面可及性区域位于第29～30位、第38～43位、第50～65位、第68～79位、第82～86位、第97～99位、第102～104位和第106～111位氨基酸残基;有1个B细胞抗原表位区域,位于第28～45位氨基酸残基。【结论】所获的鲫GRP78序列中含有ATPase保守结构域区段,该区段定位于内质网,具有较强亲水性。     

羊草LVAP1基因的克隆及生物信息学分析

克隆羊草VHA-c基因并预测其编码蛋白质结构和功能.由羊草总RNA经RACE克隆获得VHA-c基因cDNA,采用生物信息学方法预测蛋白结构和功能.获得羊草VHA-c基因cDNA,命名为LVAP1基因(GenBank登录号为GQ397276),LVAP1基因开放阅读框为498 bp,编码165个氨基酸,有4个α-螺旋跨膜结构域,在第4个结构域上含有一个高度保守的G lu142残基,推测它是质子的结合位点.进化树分析显示,羊草LVAP1蛋白与小麦、碱蓬和冰叶日中花等植物的VHA-c蛋白具有高度的同源性,推测LVAP1亚基与其他VHA-c亚基执行相似的功能.     

东方田鼠抗日本血吸虫病CD74基因的差异表达及生物信息学分析

利用日本血吸虫尾蚴感染东方田鼠,提取感染前和感染后10d和15d东方田鼠肝脏组织总RNA;利用大鼠CD74基因探针,经Rorthern杂交分析东方田鼠感染日本血吸虫前及感染血吸虫10 d、15 d后肝脏组织CD74的差异表达情况;同时,采用生物信息学分析大鼠CD74基因的cDNA序列及其编码的氨基酸序列以及CD74蛋白的结构域.结果显示:东方田鼠感染日本血吸虫感染血吸虫10 d、15 d后肝脏组织CD74的表达水平比感染前显著升高;大鼠CD74基因的cDNA序列全长1220bp,编码216个氨基酸残基;大鼠CD74蛋白含一个MHC2相互作用超家族结构域和一个MHCassoc_trimer超家族结构域.     

黑松过氧化物酶cDNA的克隆及其在大肠杆菌中的表达

采用RT-PCR的方法,从黑松愈伤组织中获得过氧化物酶cDNA,其开放阅读框全长981bp,编码326个氨基酸残基。将该开放读框克隆到表达载体pET-15,构建重组表达质粒pET-15b-POD,转化E.coli BL21(DE3)构建工程菌,IPTG诱导工程菌高效表达过氧化物酶,通过Ni 2+螯合亲和层析得到了电泳纯的重组过氧化物酶。生物信息学分析表明,该蛋白具有植物过氧化物酶的典型结构,以及具有过氧化物酶家族保守的活性位点。活性分析表明该蛋白的确是黑松过氧化物酶,这一结果为松萎蔫病抗性机理的研究奠定了基础。     

利用Bacillus licheniformis NK-03合成聚谷氨酸及其合成酶基因pgsBCA的克隆

分离到一株能合成γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的细菌,通过16S rRNA序列同源性分析、计算机微生物分类鉴定系统BIOLOG-System 4.20等方法,确立该菌株为地衣芽孢杆菌,命名为Bacillus licheniformis NK-03.该菌合成的γ-PGA所含的L-谷氨酸单体可高达98%,且重均分子量(Mw)为1360000.另外,利用pXMJ19质粒将B.licheniformis NK-03的γ-PGA合成酶基因pgsBCA克隆到了Escherichia coli JM109中,使其成功表达合成了重均分子量为42 433的γ-PGA.同时,通过比较B.licheniformis NK-03与已报道菌株pgsBCA基因编码氨基酸序列的同源性,发现基因簇中pgsC基因编码的氨基酸序列最为保守.     

中度嗜盐菌GbsB基因的克隆、序列分析及生物信息学分析

为构建耐盐的转基因植物提供材料,根据地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformisATCC 14580的GbsB基因的核甘酸序列设计1对特异性引物,通过PCR的方法扩增由分离的中度嗜盐菌Bacillus sp.XJ1-05的GbsB基因,经T/A克隆,插入到pBS-T载体上进行序列测序,采用NCBI-BlastX软件在Genbank数据库中进行同源性检索,结果表明:得到的GbsB基因的开放阅读框(ORF)全长为1209bp,编码1个由402个氨基酸残基组成的蛋白质;其与Bacillus licheni-formisATCC 14580的GbsB基因的氨基酸序列同源性高达96%。生物信息学分析表明:该GbsB基因编码蛋白无信号肽,无跨膜区域,高亲水性,有2个乙醇脱氢酶作用位点。     

HPV-58型E7蛋白抗原模拟表位的筛选及分析

利用该实验室成熟的噬菌体随机十二肽库筛选平台,对HPV-58型E7蛋白单克隆抗体株4C4a、6C7a进行3轮亲和筛选,得到2组、各8个阳性噬菌体克隆.阳性噬菌体氨基酸序列用以模拟单抗(靶蛋白)特异性识别的HPV-58型E7蛋白的抗原表位.将测得的阳性噬菌体多肽序列及HPV-58型E7蛋白氨基酸序列进行生物信息学分析后,进行线性序列比对及构象性表位预测及分析.构象性表位的预测借力于EpiSearch Server和Pepitope Server,对构象性表位匹配及簇的寻找提供有力支持,也为早期诊断及研制多肽疫苗提供参考.     

磷酸乙醇胺转移酶MCR1结构与功能的研究

本实验克隆了来源于E.coli的MCR1基因酶催化结构域,以E.coli表达系统表达蛋白.采用亲和层析、阴离子交换层析、分子筛层析等纯化方法获得纯度高、均一性好的蛋白;采用座滴和悬滴法,获得酶催化区域的蛋白质晶体;收集X射线数据后,分子置换法解析出酶催化区域的结构,其分辨率达到1.63埃.反常散射信号检测到4个锌离子信号,结构分析锌离子与周围Thr285、His465、His466、His395位氨基酸联系紧密,且Thr285被磷酸化.Thr285、His465、His466和His395点突变为丙氨酸后,宿主菌粘菌素抗性显著降低,表明该区域与酶活密切相关.本实验解析出MCR1酶活性区域的结构,鉴定出酶活性中心,为寻找抗MCR1靶向药物提供可用信息.     

苏云金芽孢杆菌毒素Cry7Aa1三维结构模型

运用生物信息学软件和网络数据库资源,采取同源建模的方法以毒素蛋白Cry8Ea1为模板预测了苏云金芽孢杆菌毒素Cry7Aa1的三级结构并分析了相关的生物学功能.结果表明,Cry7Aa1为3个结构域组成的近似球状蛋白,Cry7Aa1在氨基酸序列上与Cry8Ea1有40%的同源性,在三维结构_ECry7Aa1与Cry8Ea1有高度的相似性,它们结构域Ⅰ几乎完全相同,在结构域Ⅱ之间和结构域Ⅲ之间存在较小差异.Cry7Aa1与Cry8Ea1的表面电势分布不同.2种毒素具有相似的毒杀机理.模型经Ramachandran图和Verify 3D检验具有合理性.     

茶树NAC转录因子家族的鉴定及生物信息学分析

利用生物信息学手段对茶树NAC转录因子家族的成员、系统发育、编码蛋白的理化性质和结构以及创伤胁迫处理后的表达进行分析.研究结果显示,茶树NAC转录因子家族包含49个成员,与拟南芥的106个NAC成员构建系统发育进化树,结果显示,茶树缺乏拟南芥NAC家族17个亚族中的第10和第14两个亚族.理化性质和结构分析显示茶树NAC蛋白质绝大多数是亲水氨基酸,二级结构以无规则卷曲为主,三级结构大部分相似.保守基序分析表明,茶树NAC成员共包含7个保守基序,其中基序3、4、2和5、1分别代表NAC结构域的A、B、C和D亚结构域,而基序7表示的是亚结构域E.第15,16和17亚族的大部分成员都缺失了第2和第4两个保守基序,而第15亚族成员具有一个特异的保守基序6.在机械创伤处理条件下表达模式分析表明,第11亚族的CsNAC33和CsNAC34两个成员虽然具有不一样的蛋白结构域组成,但在应对创伤处理时呈现相对一致的表达模式,而16亚族的CsNAC47和CsNAC48两个成员具有一致的蛋白结构域组成,但其表达模式出现分化.上述结果为后续进行茶树NAC基因家族功能的研究提供了理论依据.     

大熊猫肠道菌抗生素抗性菌转座酶的基因克隆和表达

对大熊猫肠道大肠杆菌抗生素抗性质粒pAm08CD7339全序列的生物信息学分析结果表明,该质粒中存在一个编码转座酶的DNA片段,两条DNA链均可编码转座酶,其编码区长度分别为717 bp和600 bp,编码238个和199个氨基酸残基（分别命名为Transposase238和Transposase199）.以pAm08CD7339质粒DNA为模板,利用PCR方法对2个转座酶基因进行扩增,构建相应表达质粒,转化不同大肠杆菌菌株进行表达,结果表明：Transposase199可以在E.coli BL2     

藤黄微球菌rpf基因的克隆表达及其结构预测

为了了解藤黄微球菌(Micrococcus luteus)复苏促进因子(resuscitation-promoting factor,Rpf)的性质,用自行设计的引物,以藤黄微球菌ACCC41016基因组DNA为模板,扩增rpf基因.随后,构建pET-28a(+)-rpf表达载体,在Escherichia coli BL21(DE3)中进行IPTG诱导表达,并以克隆测得的rpf基因核酸序列为基础,对Rpf蛋白的氨基酸序列、疏水性、信号肽、磷酸化位点、三级结构以及结构功能域进行生物信息学预测分析.结果表明:该rpf基因与文献报道的藤黄微球菌IAM 14879 rpf基因核苷酸序列一致性为69.72%;该rpf基因所编码蛋白的氨基酸序列与文献报道的Rpf蛋白氨基酸序列一致性为63.44%.在E.coli BL21(DE3)中成功表达了Rpf目的蛋白.初步了解了Rpf蛋白的理化性质及生物学功能.解释了Rpf蛋白能够使细菌复苏并促进其生长的理论,为进一步探讨Rpf蛋白的作用机理奠定了基础.