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。     

中华绒螯蟹IAG基因的克隆及生物信息学分析

采用RACE-PCR技术,获得中华绒螯蟹胰岛素样促雄激素腺基因(Es-IAG)全长cDNA序列,并利用相关生物信息学软件对该基因及其蛋白质的结构、理化特性进行生物信息学分析。结果发现,Es-IAG基因序列全长1 392 bp,编码151个氨基酸,Es-IAG多肽的相对分子量为16.61 kD,理论等电点pI为5.08,前体多肽中存在分泌型信号肽,存在两个糖基化位点和16个磷酸化位点,存在两个典型的R**R蛋白酶酶切位点,未发现跨膜结构域。Es-IAG为分泌性蛋白,蛋白需要通过结合细胞膜上的受体而发挥性别调控等作用。对22个近缘物种的IAG基因序列系统进化分析显示,中华绒螯蟹与蓝蟹、拟穴青蟹的亲缘关系较近。为深入研究Es-IAG基因及其蛋白的结构和功能提供了相关依据。     

木薯果胶甲基酯酶抑制因子MePMEI1的生物信息学分析

为探讨木薯MePMEI1的分子结构特征。通过PCR扩增和测序技术及生物信息学分析工具对木薯MePMEI1基因进行克隆、测序及相关生物信息学分析。结果表明木薯MePMEI1基因编码区全长609 bp,编码202个氨基酸残基;MePMEI1基因编码蛋白分子量21.78 k D,理论等电点(pI)约为5.51;生物信息学预测发现,木薯MePMEI1蛋白是稳定的亲水蛋白;具有跨膜区为分泌蛋白;含有1个PMEI结构域,1个糖基化位点,31个磷酸化位点;二、三级结构以α螺旋和无规则卷曲为主。该蛋白的生物功能可能与细胞被膜、酶和生长因子等相关。木薯MePMEI1基因的生物信息学分析为进一步研究其遗传特性和生理生化机制提供了理论依据。     

木霉菌T23胶毒素合成基因的生物信息学分析与克隆

胶毒素是生防木霉菌重要的次生代谢产物之一。本研究以生防木霉菌T23为供试材料,旨在通过生物信息学技术及表达分析,挖掘木霉菌T23中胶毒素合成候选基因,探索木霉菌胶毒素合成的分子调控机制,可为新型生物农药的开发及应用提供理论依据。研究表明,木霉菌T23中胶毒素合成候选基因簇全长28 kb,簇内包含了8个基因,分别与烟曲霉胶毒素合成基因簇内的gliP、gliC、gliN、gliK、gliI、gliG、gliF、gliM高度同源。提取培养2 d、3 d、4 d、5 d的木霉菌T23菌丝的RNA,通过半定量RT-PCR技术探索各候选基因在木霉菌T23不同生长时期的表达情况,显示各基因在不同生长时期均有表达,属于组成型表达基因。成功克隆得到木霉菌T23中的gliP-T23基因并完成基因结构分析,该基因全长6 339 bp,由4个外显子和3个内含子组成,为后续的基因功能验证提供基础。     

细菌漆酶的生物信息学分析

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶。本研究利用生物信息学分析工具对细菌的漆酶蛋白序列的基本性质、保守结构域、系统发育树以及结构等进行了分析。所分析细菌主要分布在变形菌门、放线菌和厚壁菌门。细菌漆酶的物理化学性质相似,但不同细菌来源的漆酶之间序列相似性较低,但其仍然具有容易识别的保守结构域特征。二级结构及三级结构具有明显的相似性。细菌漆酶的生物信息分析为其功能研究及在其他微生物中研究该类酶提供了基础。     

全基因组测序与生物信息学分析在细菌耐药性研究中的应用

随着耐药细菌的大量出现及广泛传播,细菌耐药性成为全球备受关注的问题。耐药细菌的特征如耐药基因、毒力因子、质粒分型等以及不同菌株间亲缘关系对于细菌耐药性流行病学及分子生物学的研究有着十分重要的意义。但是传统的技术手段如聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)和脉冲场凝胶电泳(Pulsed field gel electrophoresis,PFGE)等得到的结果不够全面且精确度低,对于现有的研究存在很大的局限性。全基因组测序技术(Whole genome sequencing,WGS)和生物信息学分析(Bioinformatics analysis)由于能够快速详尽地得到耐药细菌的特征,也能更加精细地判断不同菌株间的进化关系,逐渐成为更加有效的技术手段,为耐药性研究提供了有效的帮助。因此,文中系统地介绍全基因组测序分析流程中的各个步骤,主要包括文库构建、平台测序以及后期数据分析三大方面的不同方法和其相应的特点,期望相关研究人员对此能够有更全面的了解,并得到一定的帮助。     

马铃薯StPSKRs基因的克隆及其亚细胞定位分析

该研究采用同源克隆与PCR扩增方法,从马铃薯品种‘Desiree’中克隆植物磺肽素受体基因StPSKR1和StPSKR2的全长cDNA,并对其进行生物信息学分析及亚细胞定位分析,为深入研究StPSKR1和StPSKR2基因在马铃薯生长发育和生物胁迫中的作用提供理论依据。结果发现:(1)通过同源克隆与PCR扩增获得StPSKR1和StPSKR2的全长cDNA片段,并将其克隆到pGWB5-GFP载体;测序结果显示这2个基因编码的蛋白质与数据库给定的蛋白质序列保持一致,表明成功克隆到StPSKR1和StPSKR2基因。(2)StPSKR1位于马铃薯1号染色体上,cDNA全长3 042 bp,编码1 013个氨基酸,预测蛋白相对分子质量为112.16 kD,理论等电点6.27;StPSKR2位于7号染色体,cDNA全长3 135 bp,编码1 044个氨基酸,相对分子量为114.99 kD,理论等电点6.19。(3)生物信息学分析显示,StPSKR1和StPSKR2都属于跨膜蛋白。(4)亚细胞定位结果显示,StPSKR1和StPSKR2均定位于细胞膜上。     

茶陵野生稻冷响应基因OrCrZFl的克隆与生物信息学分析

OrCrZFl基因是基于水稻基因表达芯片分析从茶陵野生稻中筛选出的一个受低温诱导、编码类锌指蛋白的基因。以茶陵野生稻为材料,用RT-PCR方法扩增获得了包含其完整ORF的cDNA克隆。根据其ORF进行预测,该基因编码一个包含492个氨基酸残基的蛋白,其理论分子量为51.895 kD,pI=6.21。经蛋白质相似性比对,其编码蛋白与日本晴第8号染色体上Os08g0536300基因编码的蛋白质(GenBank登录号:XP_015649825.1,zinc finger protein CONSTANS-LIKE 14)氨基酸序列一致性为98.37%;其第145位到第492位氨基酸序列与籼稻93-11的预测蛋白(EEC83950.1, hypothetical protein OsI_30045)一致性为96.55%;其第16位到第492位氨基酸序列与谷子(Setaria italica)、高粱(Sorghum bicolor)、玉米(Zea mays)、粗山羊草(Aegilops tauschii subsp.tauschii)及穿心莲(Panicum hallii)编码的蛋白(zinc finger protein CONSTANS-LIKE 14/15)一致性为67.35%～72.47%。对其可能的启动子区域序列分析,发现多个可能与逆境或逆境激素反应有关的顺式作用元件。基于以上结果,我们认为该基因为一新的野生稻耐冷候选基因。     

马铃薯硝态氮转运蛋白基因的克隆及表达分析

该研究以马铃薯双单倍体‘DM’为材料,克隆到高亲和性硝态氮转运蛋白基因StNRT2.1的全长cDNA(JGI登录号PGSC0003DMT400002924),并对其进行表达模式和生物信息学分析,为深入探索StNRT2.1基因的生物学功能以及提高马铃薯对氮素的利用效率奠定理论基础。结果表明:(1)通过同源克隆与PCR扩增获得StNRT2.1基因cDNA全长片段,并构建pCEGFP-StNRT2.1表达载体;测序结果显示其实际所编码的蛋白质序列与数据库中目的基因蛋白质序列完全一致,表明成功克隆到StNRT2.1基因且未出现错义突变。(2)StNRT2.1基因位于马铃薯第11号染色体,cDNA序列全长1 593 bp,编码530个氨基酸,预测蛋白相对分子质量约为57.60 kD,理论等电点为9.36。(3)生物信息学分析显示,StNRT2.1由20种氨基酸组成,其中甘氨酸(Gly)所占比例最多,达到10.8%,并且主要由228个α-螺旋、27个β-折叠、87个延伸链和188个无规则卷曲构成;StNRT2.1存在功能保守结构MFS_1(PF07690)和12个跨膜螺旋结构域,且N端和C端均位于细胞膜内; StNRT2.1位于质膜上且不具有信号肽,可能为非分泌型膜蛋白。(4)以氮充足(7.5 mmol/L)水平作为对照,马铃薯幼苗经无氮(0 mmol/L)和低氮(0.75 mmol/L)处理3周后呈现出叶片发黄及植株矮化等明显表型差异。(5)qRT-PCR结果显示,在无氮条件下,马铃薯根组织中StNRT2.1基因表达量升高3.98倍,说明StNRT2.1可能为诱导型高亲和转运蛋白。     

基于分子对接和系统药理学小青龙汤治疗哮喘的作用机制

为从分子层面阐述小青龙汤治疗哮喘的作用机制,探索小青龙汤的潜在靶标,本研究检索中药系统药理学数据库及分析平台(TCMSP)并根据口服生物利用度(oralbioavailability,OB)、药物相似性(drug-likeness,DL)筛选出小青龙汤的活性成分,利用Pharmmapper数据库筛选小青龙汤潜在作用靶点,挖掘CTD、Genecards数据库以筛选与哮喘相关的作用靶点,利用Cytoscape 3.6.1软件构建小青龙汤的蛋白互作网络图、化合物靶点图,并通过计算拓扑学参数找到小青龙汤中关键的作用靶点和化合物。对小青龙汤对哮喘的作用靶点进行GO分析和KEGG分析。利用iGEMDOCK软件进行分子对接,预测作用靶点和主要化合物的结合度。通过筛选得到小青龙汤活性成分、潜在作用靶点;GO分析得到43个生物学过程、11个细胞组成和9个分子功能;KEGG分析包括PI3K-Akt信号通路、HIF-1信号通路、Wnt信号通路等。初步验证和预测了小青龙汤对治疗哮喘的作用机制,并为进一步深入揭示其作用机制提供参考。