地黄核苷二磷酸激酶基因的克隆及生物信息学分析

核苷二磷酸激酶(NDPK)是一种高度保守的多功能蛋白,具有催化底物磷酸化的作用,能够参与植物的生长发育、非生物胁迫、感病应激、光合作用和能量代谢等过程。为了解地黄核苷二磷酸激酶基因(RgNDPKⅠ)的结构、功能和性质,该研究利用地黄转录组学数据,通过电子克隆的方法获得了RgNDPKⅠ基因的全长cDNA序列,长度为765 bp。生物信息学分析结果表明,RgNDPKⅠ基因的开放阅读框长度为447 bp,编码148个氨基酸,具有典型的核苷二磷酸激酶活性结构域和其他磷酸化活性位点。RgNDPKⅠ基因编码的蛋白质定位于细胞质,是无跨膜区域的亲水性蛋白,该蛋白质与芝麻、紫花风铃的核苷二磷酸激酶相似性较高,分别为97%和96%。在多种生物中已经克隆得到了核苷二磷酸激酶基因,且不同植物核苷二磷酸激酶氨基酸序列中存在多个相似的保守结构域,推测RgNDPKⅠ基因所编码的蛋白质为核苷二磷酸激酶超家族成员。该研究结果为进一步探明RgNDPKⅠ的性质、结构、功能及表达机制提供了重要的理论依据。     

藏酋猴达菲抗原/趋化因子受体基因的克隆与序列分析

利用GenBank公布的恒河猴达菲抗原/趋化因子受体基因(FY)核苷酸序列设计2对特异引物,采用PCR方法克隆藏酋猴Macaca thibetana FY基因,分别得到1.0kb和1.1kb的DNA片段,通过DNA测序和序列拼接获得藏酋猴FY基因1491bp片段,该片段包含2个外显子(21bp和990bp)和1个内含子(480bp)。该基因开放阅读框长1011bp,编码336个氨基酸,该蛋白等电点是5.77,分子量是35.52kDa,分子半衰期30h,不稳定指数是39.84,总平均疏水性是0.689,是疏水性蛋白。拓扑结构预测显示该基因编码氨基酸有15个潜在的功能位点:3个N-糖基化位点,2个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,10个N-肉豆蔻酰化位点。整个蛋白质多肽链含有7个跨膜螺旋区,4个细胞外区和4个细胞内区。同源性比较结果显示,与人、恒河猴、牛、兔、犬、大熊猫6个物种FY基因编码区核苷酸序列间同源性分别为94.7%、99%、75.2%、80.2%、74.5%、71.7%,氨基酸序列间同源性分别为92%、99%、89.8%、78.2%、90%、89.3%。系统进化树结果表明:藏酋猴与恒河猴亲缘关系最近,与人类亲缘关系较近。     

杜仲Dirigent蛋白编码基因的克隆及序列分析

分别以杜仲基因组DNA和cDNA为模板克隆DIRs基因,并分析其序列及其蛋白的遗传特性。以杜仲为研究对象,利用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术获得杜仲DIRs序列,并结合生物信息学方法对杜仲DIRs的序列进行深入分析。从杜仲中克隆DIRs基因序列,利用生物信息手段分析DIRs基因与其它物种的同源性、结构域、功能域、蛋白质理化特性、蛋白质序列跨膜区、亚细胞定位、磷酸化位点、糖基化位点以及编码蛋白二级结构等进行分析。克隆的杜仲DIRs片段序列有468bp,不含内含子,编码155个氨基酸。推测的编码蛋白的氨基酸序列与芝麻、五味子同源性最高,分别达71%和70%,具有的5个保守基序,第1～148位之间是个高度保守的结构功能域—Dirigent,为亲水性蛋白,相对分子质量为17kD,理论等电点为4.91,不具有跨膜区;亚细胞定位在细胞质中,不属于分泌蛋白;序列预测具有13个磷酸化位点,未预测到糖基化位点,二级结构主要以无规则卷曲结构组成。以上研究为进一步探讨DIRs基因在木脂素生物合成途径中的功能提供了理论依据。     

洋葱伯克霍尔德氏菌CAS19嗜铁素合成相关基因cepR的克隆及生物信息分析

本研究采用PCR方法克隆了洋葱伯克霍尔德氏菌CAS19嗜铁素合成相关基因cepR,并对cepR基因编码蛋白的结构和功能进行生物信息学分析和预测。同源性分析表明,CAS19的cepR核苷酸序列与Burkholderia cepacia LMG1222cepR基因的同源性为99%;cepR基因全长768bp,包含一个完整的231bp的开放阅读框架,编码239个氨基酸;该基因编码蛋白分子量为26.59kD,理论的等电点为5.55,含有一个LuxR型HTH结构域,在氨基酸残基的不同区域分布有酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点、N-肉豆蔻酰化位点和N-糖基化位点,还有一个明显的跨膜结构。本研究结果将为洋葱伯克霍尔德氏菌嗜铁素合成相关研究提供调控基因信息和参考依据,并为其进一步开发和利用奠定基础。     

八氢番茄红素合成酶(PSY)的生物信息学分析

目的:通过生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因(PSY)及氨基酸序列分析,并构建三维结构。方法:运用生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因及其蛋白质序列的理化性质、亲/疏水性、信号肽、跨膜结构域、糖基化位点,磷酸化位点,二级结构,功能结构域和三级结构进行预测分析。结果:PSY基因含1239bp的开放阅读框,编码氨基酸数为412,为碱性不稳定蛋白;八氢番茄红素合成酶富含Arg、Leu、Ala、Ser、Val等氨基酸,为亲水性蛋白质;PSY为非跨膜蛋白,不含信号肽,具有多个磷酸化位点,α螺旋和无规卷曲是其主要结构元件。结论:用同源建模的方法构建其三维结构,得到合理模型,为采用生物工程提高番茄红素产量提供理论依据。     

双峰驼凝乳酶原基因的生物信息学分析

通过生物信息学的方法对双峰驼凝乳酶原基因及相应的氨基酸序列的同源性、理化性质、保守结构域、亚细胞定位、信号肽、跨膜结构域、亲水性/疏水性、二级结构进行预测分析.结果表明,双峰驼凝乳酶原基因开放阅读框全长1 146 bp,编码381个氨基酸,属于胃蛋白酶A超家族,预测定位于内质网（膜）的稳定亲水性蛋白,具有一个16个氨基酸的信号肽,其不含跨膜结构域.无规卷曲是其二级结构中最大量的结构元件,α螺旋和延抻链分散于整个蛋白质中,活性位点的分析表明,编码蛋白有6类活性位点.分析双峰驼凝乳酶原基因及其编码蛋白质的特征,能够为深入开展双峰驼凝乳酶的表达和凝乳特性研究提供理论依据.     

沙田柚RING-H2 finger基因的生物信息学分析

为探讨沙田柚自交不亲和性的机理,利用高通量测序技术对沙田柚自交和异交花柱进行转录组测序,通过差异分析得到了沙田柚RING-H2 finger基因序列。采用生物信息学方法,对其编码的蛋白质从序列特征、理化性质、跨膜结构域、高级结构以及功能域等方面进行了预测和分析。结果表明:该基因全长为845 bp,开放阅读框(ORF)全长为387 bp,编码128个氨基酸,编码蛋白质的分子量为13.61 KDa,理论等电点为4.26;该蛋白质含有一个植物RING-H2 finger蛋白家族的保守结构域,为疏水性不稳定蛋白。氨基酸序列分析表明,其编码的氨基酸与甜橙(Cs4g15340.1)RING-H2 finger蛋白的相似度为98%。这些分析结果可为今后深入研究该蛋白的结构特征和功能提供参考。     

静原鸡ELOVL2基因多态性及其生物信息学分析

极长链脂肪酸延长酶(elongation of very-long-chain fatty acids, ELOVLs)是脂肪酸合成过程中的关键限速酶,在脂类的生物合成及脂肪酸代谢等调控方面作用显著。为研究宁夏地方优良品种静原鸡ELOVL2基因多态性及其编码蛋白质的结构与功能,以原鸡ELOVL2基因序列作为参考序列,针对ELOVL2基因的8个外显子序列设计特异引物并扩增,经DNA混合池测序筛选出存在突变位点的外显子序列,运用PCR-SSCP技术检测其多态性,经序列拼接后对ELOVL2 CDS区序列进行功能生物信息学分析。研究结果表明,静原鸡ELOVL2基因仅exon7和exon8发生单碱基突变(exon7为c.708 G>A, exon8为c.888 T>C),均未引起氨基酸的改变,属同义突变。在exon7和exon8扩增片段中分别检测出3种(AA, AG和GG)、2种(CC和TC)基因型。遗传特性分析显示,E2e7呈中度多态(0.250.05)。生物信息学分析表明,ELOVL2 CDS序列全长为894 bp,共编码297个氨基酸。其原子组成为C1638H2444N394O406S15,分子量为34.63 kD,等电点(pI)为9.40;存在7个跨膜结构,21个磷酸化位点,无信号肽序列,为稳定的水溶性蛋白;ELOVL2基因在进化中高度保守。该研究结果将为进一步研究ELOVL2基因在静原鸡肉质方面的作用及功能提供参考。     

绵羊CAST基因2型和4型转录本的克隆及特性分析

钙蛋白酶抑制蛋白(Calpastatin, CAST)是一种内源性的需要Ca²⁺激活的钙蛋白酶抑制剂, 在肌肉组织的蛋白质降解过程中起重要的调节作用。文章利用牛^CAST基因的mRNA序列, 通过逆转录RT-PCR首次克隆获得绵羊CAST基因2型转录本和4型转录本的部分cDNA序列, 并对序列进行生物信息学分析。CAST基因2型转录本的扩增片段为4 385 bp, 完整的开放阅读框为2 361 bp, 编码786个氨基酸; CAST基因4型转录本的扩增片段为1 467 bp, 完整的开放阅读框为1 317 bp, 编码438个氨基酸。CASTⅡ型蛋白序列存在4个保守结构域, CASTⅣ型蛋白序列存在3个保守结构域; 两者的二级结构均以螺旋为主, 富含疏水区域, 其氨基酸序列存在多个磷酸化位点以及蛋白激酶C(Protein kinase C, PKC)的磷酸化位点。通过RT-PCR分析CAST基因2型转录本和4型转录本的组织表达谱, 结果表明CAST基因2型转录本在所检测的10个组织中均表达, CAST基因4型转录本仅在睾丸组织中表达。     

绵羊BTG1基因的半定量RT-PCR及生物信息学分析

B细胞易位基因1(BTG1基因)是BTG/TOB基因家族的成员之一,在动物细胞的增殖和分化中起重要的作用．利用牛BTG1基因的mRNA序列与绵羊的EST数据库进行Blast检索,并通过序列拼接和逆转录RT-PCR方法首次获得绵羊BTG1基因的部分cDNA序列（GenBank登录号FJ444829）,其片段长度为1 358 bp,包括完整的开放阅读框516 bp,编码171个氨基酸．半定量PCR研究结果表明：BTG1基因在小尾寒羊和陶赛特羊的10种组织中均表达,并具有一致的表达趋势．同源分析结果表明,绵羊BTG1蛋白的氨基酸序列中存在BTG/TOB的保守结构域,并且该蛋白在不同物种间具有很高的保守性．通过生物信息学预测BTG1蛋白功能,发现绵羊BTG1蛋白存在1个跨膜结构域、8个磷酸化位点和1个特异性蛋白激酶磷酸化位点．蛋白质结构同源建模分析表明,绵羊BTG1蛋白具有BTG/TOB蛋白家族的典型空间结构．     

甘蔗β-1,3-葡聚糖酶基因的电子克隆与分析

以高粱β-1,3-葡聚糖酶基因(β-1,3-glucanase gene)cDNA序列为探针,搜索甘蔗EST数据库,而后通过电子克隆技术,拼接获得甘蔗β-1,3-葡聚糖酶基因ScBG。采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、理化性质、跨膜结构域、卷曲螺旋、亚细胞定位、信号肽、功能域及高级结构等方面进行了预测和分析。结果表明:ScBG基因全长1270bp,包含一个长达1011bp的完整开放读码框(open reading frame,ORF),编码336个氨基酸,分子量为34.8KD,理论等电点为4.98。该蛋白质很可能是胞外定位的诱导物释放型酸性葡聚糖酶,是一种稳定的分泌蛋白,且可信度达最高等级1。该蛋白属于糖苷水解酶第17家族,含有N端信号肽,在第7～29位氨基酸处含有跨膜信号区,在第31～321位氨基酸处含有糖苷水解酶17家族结构域,含2个主要的功能结构域。10个物种ScBG蛋白氨基酸序列的同源性分析表明,甘蔗ScBG基因编码蛋白与高粱β-1,3-葡聚糖酶基因的编码蛋白的同源性最高,达79.82%。以上研究结果为ScBG基因下一步的分子克隆、功能鉴定和应用提供基础。     

The autocrine motility factor receptor gene encodes a novel type of seven transmembrane protein.

Autocrine motility factor receptor (AMFR) is a cell surface glycoprotein of molecular weight 78,000 (gp78), mediating cell motility signaling in vitro and metastasis in vivo. Here, we cloned the full-length cDNAs for both human and mouse AMFR genes. Both genes encode a protein of 643 amino acids containing a seven transmembrane domain, a RING-H2 motif and a leucine zipper motif and showed a 94.7% amino acid sequence identity to each other. Analysis of the amino acid sequence of AMFR with protein databases revealed no significant homology with all known seven transmembrane proteins, but a significant structural similarity to a hypothetical protein of Caenorhabditis elegans, F26E4.11. Thus, AMFR is a highly conserved gene which encodes a novel type of seven transmembrane protein.     

大熊猫生长激素受体(GHR) cDNA 的克隆与序列分析

根据已报道的若干物种GHR 基因cDNA 序列设计引物, 利用RT- PCR 技术首次从大熊猫肝脏组织总RNA中扩增出GHR 基因编码区全长cDNA 序列, 克隆于pGEM®-T 载体后进行测序和序列分析。结果表明,大熊猫GHR 的ORF为1 917 bp , 编码638 个氨基酸的前体蛋白, 由18 个氨基酸的信号肽和620 个氨基酸的成熟肽组成,与人、狗、猪GHR 结构相似, 大熊猫GHR 成熟肽由246 个氨基酸的胞外区、24 个氨基酸的跨膜区和350 个氨基酸的胞内区组成, 并具GHR 的特征性结构。序列相似性比较显示, 大熊猫GHR 与哺乳类GHR 具有69 %～93 %的高序列相似性, 与爬行类和鸟类的序列相似性也达到60 % , 而与鱼类的序列相似性较低, 仅为30 %左右。与其它哺乳动物GHR 相比, 大熊猫GHR 在氨基酸序列上也存在明显的特异性。     

Molecular cloning and characterization of an alkalophilic Bacillus sp. C125 gene homologous to Bacillus subtilis sec Y.

A 1.8 kb HindIII DNA fragment containing the secY gene of alkalophilic Bacillus sp. C125 has been cloned into plasmid pUC119 using the B. subtilis secY gene as a probe. The complete nucleotide sequence of the cloned DNA indicated that it contained one complete ORF and parts of two other ORFs. The similarity of these ORFs to the sequences of the B. subtilis proteins indicated that they were the genes for ribosomal protein L15-SecY-adenylate kinase, in that order. The gene product of the alkalophilic Bacillus sp. C125 secY homologue was composed of 431 amino acids and its M(r) value has been calculated to be 47,100. The distribution of hydrophobic amino acids in the gene product suggested that the protein was a membrane integrated protein with ten transmembrane segments. The total amino acid sequence of alkalophilic Bacillus sp. C125 secY homologue showed 69.7% homology with that of B. subtilis secY. Regions of remarkably high homology (78% identity) were present in transmembrane regions, and cytoplasmic domains (73% identity) with less homologous regions present in extracellular domains (43% identity).     

大白菜雄性不育系RC7育性相关基因克隆与特性分析

根据orf138的保守序列设计引物,以大白菜萝卜胞质雄性不育系RC7的mtDNA为模板进行PCR扩增,扩增出大小为588 bp的特异条带,该片段在叶片和花蕾中均有表达,没有转录后加工,可编码75个氨基酸,定名为orf75。同源性分析结果表明:orf75推导的氨基酸序列N末端与萝卜Ogu CMS所具有的ORF138一致性为100%,有28个氨基酸完全相同,C末端与钾依赖钠钙交换蛋白-1一致性为54%。初步认为,orf75可能是orf138与钾依赖钠钙交换蛋白-1的编码基因发生重排产生的新的开放阅读框。RC7的不育性与Ogu CMS具有相似性。该588 bp片段还可编码1个含有1个疏水基团和1个跨膜区的67aa的蛋白片段,定名为orf67,属可溶性蛋白。     

甘蔗细胞色素P450还原酶基因的电子克隆与分析

旨在为甘蔗细胞色素P450还原酶基因的实验克隆、功能鉴定及其应用提供参考。本研究以甘蔗类似细胞色素P450还原酶基因的EST序列CF576130.1为探针,在甘蔗EST数据库中进行检索,并基于电子克隆技术获得了甘蔗细胞色素P450还原酶基因（Cytochrome P450 reductase）的一条cDNA全长序列,命名为ScCYP450。采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、理化性质、亚细胞定位、跨膜结构域、疏水性/亲水性、高级结构及功能域等方面进行预测和分析。结果表明该基因全长1 821 bp,包含一个744 bp的开放阅读框,编码247个氨基酸,该基因编码蛋白定位于细胞内质网（膜）,为可溶性碱性蛋白,不存在信号肽,二级结构原件多为无规卷曲,含有多个保守功能域,主要功能为辅酶因子生物合成和翻译功能。     

人PRMT5基因的生物信息学分析

PRMT5 (Protein arginine methyltransferase 5)已经广泛地作为组蛋白甲基转移酶修饰H4R3、H2AR3和H3R8,从而潜在地影响多个信号传导途径。本研究为了对人PRMT5基因进行生物信息学方面的深入分析,以PRMT5基因序列及编码蛋白序列为材料,通过生物信息学方法分析了PRMT5基因的DNA序列、启动子及CpG岛、RNA结构,及该蛋白的理化性质、亚细胞定位、信号肽与跨膜区域、互作蛋白、系统发育等。研究结果表明,人PRMT5在物种间的保守性相对较高,位于染色体14q11.2,大小为1 911 bp,潜在核心启动子在1 014~1 064 bp,没有预测到CpG岛。PRMT5基因编码637个氨基酸残基,分子量为10 157 Da,等电点为5.88,不稳定系数是44.33;该蛋白更可能定位于细胞质,无明显的信号肽及跨膜结构;主要的二级结构元件是α-螺旋结构和无规卷曲,包含一个SAM-dependent MTase功能结构域,同时有10个可能的互作蛋白;进化分析表明黑猩猩和猕猴与人PRMT5蛋白亲缘关系最近。