葡萄白藜芦醇合酶基因的克隆及序列分析

目的:从葡萄中克隆白藜芦醇合酶基因vrs1并对其序列进行生物信息学分析.方法:利用葡萄总RNA为模板,采用RT - PCR技术克隆白藜芦醇合酶基因vrs1并亚克隆进T- Vector.利用生物信息学工具对其核酸和蛋白序列进行分析.结果:测序结果显示其cDNA序列全长为1 257bp,含有一个1 179bp的开放阅读框.生物信息学分析表明葡萄白藜芦醇合酶基因编码392个氨基酸,分子量为42.9kDa,理论等电点为5.97,具有芪合酶家族固有的氨基酸保守结构域,二级结构主要由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-转角组成.结论:该基因的克隆、生物信息学分析为进一步研究其功能奠定了基础.     

蔓地亚红豆杉3′-N-去苯甲酰-2-脱氧紫杉醇苯甲酰转移酶基因的克隆与序列分析

3′-N-去苯甲酰-2-脱氧紫杉醇苯甲酰转移酶(DBTNBT)是催化紫杉醇生物合成最后一步反应所需要的酶,负责将带有不完全侧链的紫杉醇前体催化形成紫杉醇。利用蔓地亚红豆杉的总DNA和总RNA为模板,采用PCR和RT-PCR技术克隆出DBTNBT基因的DNA序列和cDNA序列,测序结果显示长度分别为1465bp和1362bp,编码438个氨基酸的多肽。同源性比较分析结果表明,其碱基序列与已经报道的蔓地亚红豆杉的DBTNBT基因的一致性为99%,其氨基酸序列与已经报道的蔓地亚红豆杉的DBTNBT氨基酸序列的一致性为96%。DNA序列和cDNA序列比对发现该基因含有1个内含子。利用SWISS-PROT、DNAMAN等生物信息学工具对其蛋白序列进行了分析,为利用基因工程的方法生产紫杉醇或其前体物质提供了分子基础。     

南方红豆杉紫杉烷13α-羟化酶基因的克隆及序列分析

目的:紫杉烷13α-羟化酶是紫杉醇下游合成途径关键酶之一,负责催化紫杉二烯-5α-醇的C13侧链发生羟基化反应生成紫杉二烯-5α、13α-二醇.该研究从南方红豆杉中克隆出紫杉烷13α-羟化酶基因并对其序列进行生物信息学分析.方法:利用南方红豆杉的总DNA和总RNA为模板,采用PCR和RT-PCR技术克隆出紫杉烷13α-羟化酶基因的DNA序列和cDNA序列,利用swiss-prot、DNAMAN等生物信息学工具对其核酸序列和蛋白序列进行分析.结果:测序结果显示其cDNA序列长度为1 651bp,含有一个1 458bp的开放阅读框,同源性比较分析结果表明,其氨基酸序列与已经报道的蔓地亚红豆杉的紫杉烷13α-羟化酶氨基酸序列的一致性为96%.结论:成功克隆出南方红豆杉紫杉烷13α-羟化酶基因,为利用合成生物学工程技术生产紫杉醇或其前体物质提供了分子基础.     

白皮黄瓜鲨烯合酶基因cDNA克隆及生物信息学分析

为认识葫芦科植物中葫芦素生物合成途径所需鲨烯合酶基因结构特征,克隆白皮黄瓜鲨烯合酶(squalene synthase,SS)基因c DNA并进行生物信息学分析。根据葫芦科植物绞股蓝、罗汉果、红花栝楼等的鲨烯合酶基因cDNA序列,设计白皮黄瓜鲨烯合酶引物,分别采用3'RACE和5'RACE技术扩增鲨烯合酶基因3'端和5'端。获得白皮黄瓜鲨烯合酶基因的两个cDNA克隆,命名为CsSS1和CsSS2,其cDNA序列全长分别为1 627 bp和1 534 bp,都编码417个氨基酸残基,分子质量为47.6 k D。成功克隆得到白皮黄瓜鲨烯合酶基因全长cDNA序列并对其进行序列分析,后续可用于葫芦素生物合成途径所需鲨烯合酶基因正选择位点功能分析。     

外显子拼接法克隆紫杉烷2α-羟基化酶基因与生物信息学分析

紫杉烷2α-羟基化酶是形成紫杉醇核心骨架的羟基化反应关键酶之一,以taxusin作为底物进行氧化生成2α,7β-dihydroxytaxusin.利用蔓地亚红豆杉的总DNA为模板,采用PCR技术克隆出紫杉烷2α-羟基化酶的DNA序列,利用在线比对和生物学软件分析其内含子,采用外显子拼接法克隆出紫杉烷2α-羟基化酶基因的cDNA序列.测序结果表明该基因含有1个1 488 bp的开放阅读框,编码495个氨基酸的多肽;同源性比较分析结果表明,其碱基序列及氨基酸序列与已经报道的加拿大红豆杉的紫杉烷2α-羟基化酶基因的一致性为分别为98%和89%.利用SWISS-PROT、DNAMAN等生物信息学工具对其列进行了序列分析,为利用代谢工程的方法生产紫杉醇或其前体物质提供了分子基础.     

刺五加鲨烯合酶基因cDNA的克隆与序列分析

采用改良的异硫氰酸胍法提取刺五加总RNA,逆转录为cDNA,根据已报道的人参鲨烯合酶基因(squalene synthase gene,SS) cDNA序列设计引物,利用RT-PCR法克隆刺五加SS基因的cDNA序列.克隆得到长度为1258 bp的刺五加SS基因cDNA序列,开放阅读框全长1248 bp,编码415个氨基酸残基,GenBank登录号为HQ456918,与人参的SS1、SS2和SS3氨基酸序列一致性分别为91.73％、97.59％和96.63％.首次分离并报道了刺五加SS基因cDNA序列,为刺五加苷生物合成中关键酶的表达分析及调控机理研究提供参考.     

苦荞查尔酮合酶基因CHS的结构及花期不同组织表达量分析

采用同源克隆、染色体步移和RT-PCR技术,首次克隆到苦荞查尔酮合酶基因(CHS)的全长DNA序列和cDNA开放阅读框(ORF)序列.序列分析表明,苦荞CHS DNA序列(GU172165)全长1 632 bp,含1个445 bp的内含子;cDNA编码区(HM852753)全长1 188 bp,编码395个氨基酸,命名为FtCHS.生物信息学分析表明,FtCHS和推导的氨基酸序列与其它植物CHS基因同源率在95%以上,含有CHS多基因家族的标签序列(GFGPG)、活性位点、底物结合口袋位点和环化反应口袋位点.半定量RT-PCR分析苦荞花期FtCHS空间表达模型表明,其表达量未成熟种子叶茎花根成熟种子,与苦荞芦丁含量的分布基本一致,具有组织特异性。     

苦荞查尔酮合成酶基因CHS的结构及花期不同组织表达量分析

采用同源克隆、染色体步移和RT-PCR技术,首次克隆到苦荞查尔酮合酶基因（CHS）的全长DNA序列和cDNA开放阅读框（ORF)序列. 序列分析表明,苦荞CHS DNA序列（GU172165）全长1 632 bp,含1个445 bp的内含子;cDNA编码区（HM852753）全长1 188 bp,编码395个氨基酸,命名为FtCHS. 生物信息学分析表明,FtCHS和推导的氨基酸序列与其它植物CHS基因同源率在95%以上,含有CHS多基因家族的标签序列（GFGPG）、活性位点、底物结合口袋位点和环化反应口袋位点. 半定量RT-PCR分析苦荞花期FtCHS空间表达模型表明,其表达量未成熟种子＞叶＞茎＞花＞根＞成熟种子,与苦荞芦丁含量的分布基本一致,具有组织特异性.     

山羊磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶生物信息学分析

旨在克隆山羊磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(PHGPx)基因cDNA全序列并进行序列分析.提取山羊睾丸中总RNA,利用RT-PCR和RACE技术,扩增山羊PHGPx基因cDNA序列并对其生物信息学进行分析.结果表明,山羊PHGPx基因cDNA序列全长844 bp,共编码199个氨基酸;山羊与牛、猪、人和小鼠的氨基酸序列同源性均大于90％;山羊PHGPx蛋白二级结构功能区域属谷胱甘肽过氧化物酶家族,预测23-24和28-29氨基酸位点有潜在的信号肽位点;UPGMA算法构建该物种间分子系统进化树,山羊与牛先聚为一类,再分别与猪、鼠、人、鸡聚类,最后与蜜蜂聚类,与物种动物学分类基本吻合.首次克隆了山羊PHGPx基因,具有GSH-Px家族典型特征,研究结果将为PHGPx基因表达分子调控研究提供一定的理论依据.     

蒙古冰草PLD基因cDNA克隆及生物信息学分析

以蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)叶片为材料.根据已报道的醉酒毒麦PLD基因片段设计特异引物,通过RT-PCR和RACE技术,获得蒙古冰草PLD基因的全长cDNA(GenBank登录号为EU333811).该基因cDNA全长2 966 bp,包含2 439 bp的完整开放读码框,编码813个氨基酸.BlastP搜索结果显示,该基因推测的氨基酸序列与已克隆的醉酒毒麦、玉米、水稻PLD基因氨基酸序列的一致性为80%～89%.利用生物信息学软件在线分析其序列结构、氨基酸组成及编码氨基酸的性质和结构,结果表明:该基因编码的蛋白为可溶性蛋白,其相对分子量为92 079.2 Da,理论等电点为5.24,无跨膜域、无信号肽;其二级结构主要以无规卷曲为主;三级结构显示紧靠N端处为C2域,在中间和靠近C端处存在PLD的标志序列,即HKD基序.系统进化树显示,蒙古冰草PLD与醉酒毒麦的亲缘关系最近.     

一色齿毛菌锰过氧化物酶2基因克隆及生物信息学分析

摘要 锰过氧化物酶（manganese peroxidase,MnP）是由一系列同功酶组成的木质素降解酶。我们前期工作克隆了一色齿毛菌（Cerrena unicolor) MnP1基因序列。在此基础上,本研究采用简并PCR、染色体步移和RACE等技术对C. unicolor mnp2基因(Cu-mnp2)序列进行克隆。同时,采用生物信息学软件对Cu-mnp2的基因结构、Cu-MnP2的蛋白质结构及多物种MnPs蛋白质序列的系统进化关系进行分析。克隆得到3 053 bp的Cu-mnp2 DNA序列(GenBank:JX270806.1)和1 429 bp的Cu-mnp2 cDNA序列(GenBank: JQ782580.1)。序列分析结果显示,Cu-mnp2 DNA序列包含14个外显子和13个内含子,启动子区域包含TATA-BOX、SP1和AP1等作用元件;Cu-mnp2 cDNA序列包含71 bp的5′UTR、230 bp的3′ UTR以及1 128 bp的开放阅读框(ORF)。Cu-mnp2 ORF序列的BLAST比对结果表明,Cu-mnp2与Trametes versicolor FP-101664 SS1 mnp序列覆盖度为53%,序列相似性为65%;与Heterobasidion irregulare mnp、C. unicolor mnp1等cDNA序列都有较高的序列相似性。Cu-mnp2的ORF编码(GenBank:AFK91530.1)由340个氨基酸残基组成的多肽链(Cu-MnP2)。Cu-MnP2蛋白质序列的BLAST比对和蛋白质三维结构均显示,Cu-MnP2包含Mn ²⁺ 、Ga ²⁺ 、血红素及芳香底物结合位点。对包含Cu-MnP1、Cu-MnP2蛋白质序列在内的多物种MnPs蛋白质序列的系统发育分析表明,多物种的MnPs分为两大类群,分别为包含4个二硫键的短MnPs和包含5个二硫键的长MnPs。其中,Cu-MnP1与Cu-MnP2均属于短MnPs,Cu-MnP2与Trametes versicolor MrP 的蛋白质序列亲缘关系最近。通过Cu-mnp2基因的克隆和序列分析,对继续研究C. uniclor的MnP同工酶基因结构和功能奠定基础。     

球毛壳菌组蛋白H3基因克隆与特性分析

构建了球毛壳菌菌丝的cDNA文库,并获得了1410条ESTs序列,用里氏木霉(Hypocrea jecorina,AAM76068)和粗糙脉胞菌(Neurospora crassa,CAA25761)的组蛋白H3基因(Histone H3)蛋白序列对球毛壳菌(Chaetomium globosum)ESTs序列本地数据库进行tBlastn检索,获得了球毛壳菌组蛋白H3cDNA序列。cDNA序列全长739bp,开放阅读框411bp,编码136个氨基酸组成的多肽,蛋白分子量为15.4kD。BlastP同源性分析表明该基因与里氏木霉同源性最高为100%;与地钱(Marchantia polymorpha)同源性最低为95%。三级结构预测表明,该蛋白C端为球状结构域,而N端结构对其发挥调控作用起重要作用。该基因的cDNA序列及推测的氨基酸序列在GenBank登录(登录号分别为AY669068,AAT74576)。     

三角帆蚌GPX基因cDNA全序列的克隆及其编码蛋白的结构分析

根据本实验室构建的三角帆蚌cDNA文库中已标注的EST序列, 利用cDNA末端快速扩增法(RACE)克隆了三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase, GPX)基因cDNA全序列。序列分析表明, 该基因cDNA序列全长1286 bp, 包括5′端非翻译区(Untranslated Region) 39 bp、3′端非翻译区659 bp和开放阅读框(Open reading frame, ORF)588bp, 共编码195个氨基酸, 分子量约为22.2 kDa, 理论等电点为8.44, 属于含硒类GPX。该氨基酸序列具有GPX所有亚型中均高度保守的3个环状结构, 对酶的三级结构起稳定作用。在线分析结果表明: GPX的氨基酸序列不存在明显的疏水区, 也不存在信号肽序列。氨基酸相似性对比结果显示, 三角帆蚌GPX氨基酸序列与脊椎动物GPX-2及GPX-1的序列相似度较高, 为73.1%-80.8%, 与其他型GPX相似度较小, 相似度低于60%。构建的系统进化树显示三角帆蚌GPX与其他几种鱼类GPX聚为一类, 与其他已发表的几种软体动物GPX相距较远, 推测本实验克隆的三角帆蚌GPX基因和已发表的软体动物不属于同一种GPX类型。     

蛇白蔹白藜芦醇合酶基因CNRS2的克隆与原核表达

白藜芦醇合酶(resveratrol synthetic enzyme,RS)是植物白藜芦醇合成途径中的关键酶,利用已知的葡萄RS基因(AF274281)序列设计并合成了一对引物,以蛇白蔹基因组DNA为模板,PCR扩增得到包含RS完整基因在内的一段序列,测序与序列分析表明:该克隆片段全长1 536bp,其中包含一个内含子及两个外显子。采用悬挂延伸PCR法克隆了目的基因,命名为CNRS2。序列分析表明该基因的开放读码框1 170 bp,编码389个氨基酸残基。同源性比较发现,CNRS2与已知葡萄RS基因序列的同源性达93%～98%。CNRS2与pET-30a(+)构建原核表达载体,经IPTG诱导后可表达获得相对分子量约为46 kD的外源融合蛋白。以上结果证实CNRS2属葡萄RS基因家族成员,为今后进一步对该基因的研究利用打下基础。     

森林草莓全基因组MADS-box转录因子基因的鉴定及凤梨草莓果实FaMADS1基因克隆

本文利用生物信息学方法对森林草莓（Fragaria vesca）基因组数据库中MADS-box基因的数量、结构类型、序列特征及染色体定位进行分析。结果表明,获得70个含SRF-TF结构域的森林草莓Fv MADS基因,DNA长度289~14 596 bp,编码66~1 437个氨基酸残基,有21个Fv MADS没有内含子,在7条染色体上呈不均匀分布;68个Fv MADS蛋白序列含有保守基序Motif 1,最佳匹配序列为＂RQVTFSKRRNGLLKKAYELSVLCDAEVALIIFSSRGKLYEF＂。另外,从栽培品种‘丰香’草莓果实中克隆了Fa MADS1基因,该基因属于MADS-box基因家族,c DNA全长1 167 bp,编码区750 bp,推导编码249个氨基酸,具有MADS结构域和K-box结构域。     

牛Irak-1基因的电子克隆及生物信息学分析

电子克隆提供了一种利用基因组数据库克隆新基因全长cDNA序列的策略。利用小鼠Irak-1基因编码序列(NM_008363)为种子序列进行电子克隆获得了牛Irak-1基因完整编码序列。然后,用生物信息学方法分析了该基因的结构,微卫星位点,密码子偏性和氨基酸的同源性等。结果表明:该基因cDNA全长2 645bp,无内含子,最大开放阅读框2 157bp,编码718个氨基酸,与小鼠的同源性为77%。     

球毛壳菌甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因克隆及特性分析

用粗糙脉孢菌(Neurospora crassa,XP_327967)和菜豆炭疽病菌(Colletotrichum lindemuthianu,P35143)的甘油醛_3_磷酸脱氢酶基因(Glyceraldehyde 3_phosphatedehydrogenase,GAPDH)氨基酸序列对球毛壳菌(Chaetomium globosum)菌丝ESTs序列本地数据库进行tBlastn检索,获得了球毛壳菌GAPDH全长cDNA序列。该序列长1240bp,开放阅读框1014bp,编码337个氨基酸组成的多肽,蛋白分子量为36.1kD。用PCR方法克隆了该基因的DNA序列,序列长为1556bp,由2个内含子和3个外显子组成。BlastP同源性分析表明该基因与鹅掌柄孢壳(Podosporaanserine)同源性最高为95%;与米曲霉(Aspergillusoryzae)同源性最低为87%。GAPDH酵母转化子生物功能分析表明转化子对Na2CO3和高温有高的耐受性,证明GAPDH为抗胁迫基因。该基因的cDNA序列、DNA序列及推测的氨基酸序列在GenBank登录(登录号分别为AY522719,AY593253,AAS01412)。     

百合查尔酮合成酶基因的克隆与分析

以西伯利亚百合为试材,通过半巢式PCR和RT-PCR技术分别克隆了查尔酮合成酶基因(CHS)的DNA和cDNA.生物信息学分析显示,CHS的DNA序列全长1 397 bp(登录号HM622754),包含2个外显子和1个内含子;cDNA序列编码区全长1 182 bp(登录号HQ161731),编码393个氨基酸,具有3个典型的CHS蛋白结构域:N-末端结构域(Lys3-Pro229)、C-末端结构域(Gln239-Pro389)和聚合酶Ⅲ结构域(Met1-Thr391);不同百合品种的CHS基因编码的氨基酸序列相似性高达98%,表明百合CHS基因在进化上呈现出十分保守的趋势;不同植物CHS基因序列的系统进化邻接树结果表明:百合与单子叶植物鸢尾及禾本科的水稻、大麦、玉米等亲缘关系更为接近.     

人SBK1 cDNA的克隆及其相互作用蛋白的筛选

首次克隆到人的SBK1（homo sapiens SH3-binding domain kinase 1,SBK1）的cDNA序列,并通过生物信息学的手段,电子克隆到人SBK1的基因组DNA序列.人的SBK1是鼠SBK1的直系同源物,两者基因组DNA结构相似,均含有4个外显子.人的sbk1基因ORF长1 275 bp,编码424个氨基酸,而鼠的ORF长1 254 bp,编码417个氨基酸.两者编码区的核苷酸序列同源性达87.7%,而氨基酸序列同源性达95.7%,在羧基端均有一个PV富集区,推测其能与含有SH3结构域的蛋白质结合.将RT－PCR所获得的长度为1 610 bp的sbk1cDNA序列搜索EST数据库,进行电子延伸,最终获得了约5 kb的人sbk1全长mRNA序列,它与鼠的sbk1全长mRNA大小一致;通过比较基因组学发现UniGene族Hs.97837实际上代表了sbk1基因UniGene族Hs.460471的3′UTR区域,而不是代表了一个新的UniGene族.采用酵母双杂交技术,以SBK1为“诱饵”,获得了与之相互结合的蛋白表皮生长因子受体EGFR和核孤儿受体蛋白NR4A1,它们之间的具体功能关系有待进一步研究.     

油菜蔗糖转化酶基因的电子克隆和生物信息学分析

运用电子克隆技术获得油菜中一个蔗糖转化酶基因eDNA序列,同时根据此段序列设计引物以油菜eDNA为模板进行扩增。经测序得到证实。采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、基本理化性质、跨膜结构域、信号肽导肽、疏水性／亲水性、二级结构、亚细胞定位等方面进行了预测和分析。结果表明：该基因eDNA序列长度为2150bp,包含一个1779bp开放阅读框,编码592个氨基酸;该编码蛋白含有蔗糖转化酶的多个典型的保守结构域。同源比对分析显示,该基因编码的氨基酸序列与拟南芥等植物的蔗糖转化酶基因具有高度的相似性,进一步确定该蛋白为蔗糖蛋白酶。研究结果为该基因进一步的实验克隆,表达分析,功能鉴定奠定基础。