慢性酒精中毒大鼠在学习记忆方面差异基因的生物信息学分析

借助基因芯片获取慢性酒精中毒大鼠海马相关基因的表达数据集,通过生物信息学的分析方法对差异表达基因进行筛选与分析。从分子水平揭示慢性酒精中毒对大鼠大脑海马体的影响,为慢性酒精中毒的损伤机制以及相关疾病发病机制的基础研究与临床治疗提供新的方向。同时,还通过Y迷宫实验对实验大鼠的学习记忆功能进行了检测,借助电镜拍摄其线粒体。结果显示,我们一共筛选出208个差异表达基因,其中51个表达上调,157个表达下调。其中涉及的主要信号通路有氧化磷酸化通路、D-谷氨酰胺和谷氨酸代谢通路、阿尔茨海默病信号通路、帕金森病信号通路、膀胱癌信号通路、B细胞受体信号通路和亨廷顿病信号通路等。由此我们得出结论,慢性酒精中毒可能影响了海马多个基因的表达,其中包括Rpsa、Wdr31、Rps11、Rps9、Ndufa2、Mrto4、Rpl6、Dap3、Ndufb8、Ndufb6、Ephb2、Cox6c、Prkcd、Rela、Raf1、Ubd、Mrps28、Mrpl35等关键基因,进而损伤了电子传递链复合体Ⅰ,最终损伤线粒体,导致大鼠学习记忆能力的损伤。     

龙眼胚性愈伤组织DlGRAS4与DlGRAS54基因的克隆及表达分析

以龙眼松散型胚性愈伤组织为实验材料,采用RT-PCR结合RACE法,克隆了植物特异转录调控因子DlGRAS4和DlGRAS54的cDNA全长序列和DNA序列,并进行生物信息学以及表达分析。结果表明:DlGRAS4全长1 668bp,开放阅读框(ORF)1 296bp,编码431个氨基酸(GenBank登录号:KC127683);DlGRAS54全长2 113bp,ORF 1 659bp,编码552个氨基酸(GenBank登录号:KC127684);DlGRAS54的DNA序列在5′-UTR含有1个1 533bp的内含子。生物信息学分析表明:DlGRAS4和GRAS54是不稳定亲水蛋白,不含信号肽,具有跨膜结构和GRAS家族的保守结构域,亚细胞定位于细胞膜中;与毛果杨、葡萄、蓖麻和可可等具有较高的同源性。系统进化树分析显示,DlGRAS54与拟南芥AtPAT1、葡萄VvPAT1、毛果杨PtPAT1、大豆GmPAT1处于同一分枝;DlGRAS4与拟南芥AtSCL23、玉米ZmSCL23处于同一分枝。推测DlGRAS4和DlGRAS54是GRAS基因家族的成员。qPCR结果表明,DlGRAS4在整个发育阶段转录水平呈"W"型变化趋势,在球形胚和子叶形胚阶段的表达量达最大值;DlGRAS54在整个发育阶段的转录水平呈"M"型变化趋势,在球形胚和鱼雷形胚阶段表达量达最大值,表明DlGRAS4和DlGRAS54主要在发育的中晚期起作用。外源赤霉素处理后DlGRAS4和DlGRAS54的表达量明显上调,说明DlGRAS4和DlGRAS54对赤霉素处理能做出积极的反应。     

小麦转录因子TaWRKY74-c和TaWRKY74-d基因的克隆及基于生物信息学的功能分析

WRKY基因是近年来研究较为广泛的植物转录因子,目前许多物种中都克隆出WRKY基因。近年来,小麦中也有WRKY基因被克隆,但是由于对WRKY基因生物信息学分析不足,导致研究带有一定的盲目性。本试验以小麦品种扬麦158叶片为材料,分离了2个WRKY基因,分别编码344个和371个氨基酸,与GenBank数据库中的TaWRKY74基因高度同源,命名为TaWRKY74-c和TaWRKY74-d。蛋白质保守结构域分析表明,2个基因都含有1个WRKY保守结构域,属于Ⅲ类WRKY转录因子家族。定量PCR分析表明TaWRKY74-c和TaWRKY74-d在小麦的叶片、花和茎中均表达,且在茎中的表达量最多,在花中的表达量最少。采用Genevestigator转录组分析工具,对基因在331种环境条件(如逆境、病害、激素等刺激)、10个发育时期(如苗期、孕穗期等)和21种组织器官(如根、花、叶等)中的表达进行了分析,结果表明,该基因在小麦不同发育时期和组织器官中都有表达,且在植物遭受低温、病原体侵染等环境因子处理下,表达量发生显著改变,预示可能参与到这些生物学过程中。采用RT-PCR的方法对上述分析结果进行验证,结果表明生物学实验与生物信息学预测的结果一致。本研究将大量小麦转录组的数据应用到WRKY基因功能分析上,深化了对小麦WRKY基因家族成员功能的认识,为今后对该基因的表达分析和功能研究提供了重要线索和方向。     

乌金猪FTO基因的克隆和表达分析

目的:克隆乌金猪脂肪和肥胖相关基因(FTO)编码区序列(CDS),分析其序列组成特征及在乌金猪不同组织中的表达情况。方法:采用反转录PCR方法从乌金猪脂肪组织中克隆FTO基因CDS,利用生物信息学方法分析其序列组成特征;采用实时PCR方法分析乌金猪FTO基因mRNA在不同组织中的表达情况。结果:克隆的FTO基因全长1518 bp(已提交至GenBank数据库,登录号为JQ031263),编码由505个氨基酸残基构成的蛋白,推测的相对分子质量为58.16×103,等电点为5.18;乌金猪与牛、羊、人和大鼠的FTO蛋白的氨基酸序列同源性分别为91%、90%、89%和83%;进化树分析显示,推测的乌金猪FTO蛋白的氨基酸组成与牛、羊的亲缘性较近,其次是人、大鼠;推测的氨基酸组成中无跨膜区,无信号肽,为亲水蛋白;分析发现该蛋白有22个磷酸化修饰位点,包括10个丝氨酸蛋白激酶磷酸化位点、7个苏氨酸蛋白激酶磷酸化位点、5个酪氨酸蛋白激酶磷酸化位点,200、246、302位氨基酸残基有糖基化位点;二级结构预测发现该蛋白共有201个螺旋、33个伸展链和271个卷曲结构;实时PCR检测的组织表达谱表明,FTO基因mRNA在乌金猪肝脏组织中的表达量最高,在脂肪、肾、脾中也有大量表达,在心脏、肌肉中的表达量最少。结论:为深入探讨乌金猪FTO基因的生物学功能奠定了重要基础。     

齿肋赤藓早期光诱导蛋白ELIPs的生物信息学分析

从齿肋赤藓转录组数据库出发,共得到39条注释的早期光诱导蛋白Sc ELIPs unigene,其中2条(Sc ELIP1与Sc ELIP2)具有完整ORF。利用多种生物信息学分析工具,对这2条Sc ELIPs序列的同源性、理化性质、保守域、信号肽、疏水性、亚细胞定位、二级结构、跨膜结构、三维结构、活性位点等方面进行分析。结果表明:2条Sc ELIPs序列的ORF全长分别为711 bp和624 bp,分别编码236和207个氨基酸,二者都具有完整的Chloroa_b-bind功能域,定位于叶绿体类囊体膜,含有3个跨膜α螺旋,第1、3螺旋通过Glu和Arg残基形成双重对称结构,且具有至少4个叶绿素结合活性位点。通过对得到的2条Sc ELIPs进行氨基酸序列比对及基因树分析,得出Sc ELIP1与小立碗藓、山墙藓及盐生杜氏藻聚为一支,而Sc ELIP2与高等植物聚为一支,表现出ELIP从低等到高等植物的进化特征。本研究为Sc ELIPs基因后续的克隆和功能研究奠定了基础。     

家蝇泛素结合酶基因的生物信息学分析

利用EST测序技术从家蝇幼虫cDNA文库中获得家蝇泛素结合酶基因(MD-E2)cDNA序列,采用NCBI、ExPASY中的相关工具,对该基因及其编码蛋白的基本理化性质、疏水性、信号肽、二级结构和亚细胞定位等方面进行预测和分析,MEGA软件构建了进化树。结果表明,家蝇泛素结合酶基因的cDNA序列具有完整的ORF框,全长480 bp,一共编码159个氨基酸。其编码的蛋白质理论分子量为18.117 9 kD,等电点8.64,无信号肽及跨膜区,属于亲水性蛋白,具有泛素结合酶家族的活性位点(FHPNVYPSGTVCLSLL),主要分布于细胞核;二级结构以无规则卷曲为主,β折叠较少。     

草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫的转录组比较分析

【目的】草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种新近入侵我国的重要害虫。本研究旨在对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫两个不同发育阶段的转录组进行比较分析。【方法】利用高通量测序技术对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫进行转录组测序和数据组装,并对转录组数据进行功能注释和比较分析。【结果】经de novo组装共获得209 002条转录本,平均长度为687.55 bp,N50为982 bp。共有46 198条(57.43%) unigene在至少一个数据库中获得功能注释,其中1 713条(2.13%) unigene在所有数据库中均能获得注释。在GO数据库中获得205 269条unigene的注释,主要包括68个功能分类;在KEGG数据库中共有3 408条unigene得到注释,涉及277个代谢通路。共鉴定到424个嗅觉相关的基因,并且在雄性成虫和5龄幼虫之间的表达存在差异。通过比较转录组分析,在雄性成虫中鉴定到9 162个上调和6 399个下调差异表达基因(DEGs);功能富集分析发现在上调DEGs中涉及信息素以及信号转导的代谢通路显著富集,而下调DEGs中涉及解毒相关的通路显著...     

白及蔗糖合成酶基因的克隆及表达分析

为揭示白及蔗糖合成酶基因与生长发育的关系,该研究以白及为材料,利用RT-PCR技术同源克隆白及蔗糖合成酶的关键基因SuSy,对SuSy基因的生物学特性及表达特征进行了分析,并利用实时荧光定量PCR检测SuSy基因在不同组织中的表达规律。结果表明:(1)白及SuSy基因长度为2 215 bp,编码737个氨基酸,与铁皮石斛、文心兰和蝴蝶兰的蛋白质氨基酸序列的相似性分别为97%、92%和95%。(2)生物信息学分析表明,SuSy蛋白质序列具有较高的亲水性,与拟南芥SuSy蛋白质氨基酸三级结构一致性为75.2%;系统进化树分析发现,白及SuSy蛋白与铁皮石斛处于同一个分支上。(3) qRT-PCR结果表明,SuSy基因在叶片中的表达量最高,块茎中的表达量最低;成熟叶片的表达量高于未成熟叶片的表达量;数据差异性分析显示,SuSy基因在根、块茎中表达量具有极显著性差异,但在一年生叶和二年生叶中的表达量无显著性差异,幼苗叶和一、二年生叶中表达量具有极显著性差异。由此推测,SuSy基因可能受生长发育的诱导,是调控白及生长发育关键基因。     

毛竹APX家族基因鉴定和表达分析

为了解毛竹(Phyllostachys edulis)抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)基因家族成员在不同组织和非生物胁迫下的表达模式,利用生物信息学方法从毛竹基因组数据库中鉴定得到7条APX同工酶基因(PeAPXs),根据亚细胞定位预测结果可分为3个亚类。各个基因启动子序列中存在低温、干旱以及光响应元件。毛竹PeAPXs在7个组织中的表达丰度不同,具有组织特异性。qRT-PCR结果表明,在干旱、盐和低温胁迫下各基因的表达模式存在着较大差异,其中PeAPX2在3种胁迫下均维持着较高的表达水平;低温胁迫对PeAPXs有诱导作用,其表达量均呈上调趋势;干旱胁迫下,PeAPX1的表达量下调,未检测到PeAPX3、PeAPX6、PeAPX7表达;盐胁迫下,除PeAPX3和PeAPX6外,其余基因表达量上调。因此,毛竹APX基因可能参与到不同的非生物胁迫过程并在毛竹的生长发育阶段发挥着重要的作用。