Bioinformatics Analysis of Chalcone Synzyme (CHS) Genes in Different Plants

采用生物信息学方法对GenBank中已登录的10种不同植物中的查尔酮合成酶基因的核苷酸序列及所推测的氨基酸序列的理化性质、信号肽、跨膜结构、亲/疏水性、功能结构域以及其二级结构进行了详细的分析,构建了不同植物CHS的系统进化树.结果表明,10种植物中CHS基因的开放阅读框的全长在1.2kb左右,大约编码399个氨基酸;不同植物中的CHS的氨基酸序列均包括1个N-糖基化位点(32NMSS),4个蛋白激酶c磷酸化位点(69TIR、158SVK、202TFR、359SAK)和1个查尔酮合成酶活性位点(161RLMMYQQGCFAGGTVLR),均不存在信号肤、无跨膜结构域,是一个疏水性蛋白.     

菊芋查尔酮合成酶基因的克隆与表达分析

为揭示菊芋(Helianthus tuberosus L.)查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因的功能,以菊芋‘廊芋8号’叶片为材料,采用同源克隆和RT-PCR技术,克隆得到菊芋CHS基因命名为HtCHS,其编码区全长为1 197 bp(GenBank登录号MN124515),编码398个氨基酸。HtCHS的基因组DNA(gDNA)全长为1 567 bp,含2个外显子和1个内含子。序列比对和系统进化树分析显示,不同植物中的CHS氨基酸序列具有极高的同源性,菊芋与同属的向日葵CHS氨基酸序列一致性达到99.25%,共聚于一个分支。HtCHS蛋白相对分子质量为43.61 ku,等电点为6.33。HtCHS蛋白具有查尔酮合成酶结构域,属于查尔酮合成酶超家族成员,HtCHS不含信号肽和跨膜区,属于非分泌蛋白。实时荧光定量PCR结果显示,HtCHS在根中表达量最高。与对照相比,150 mmol·L~(-1) NaCl和20%PEG 6000处理6 h时HtCHS表达显著上调,处理12 h时显著下调。原核诱导表达分析结果显示,成功诱导出与预测蛋白大小一致的目的蛋白。     

汉中地区不同黑稻品种查尔酮合成酶基因的遗传变异分析

为汉中黑稻起源及其花青苷合成机制提供分子遗传依据,通过分析汉中地区8个黑稻品种和其他植物查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因序列,利用PCR扩增8个黑稻品种查尔酮合成酶基因并测序,使用DNAMAN和MEGA5.0软件分别对水稻的CHS基因外显子序列进行比对和不同物种间的聚类。结果表明:水稻种内存在4个多态位点,8种黑稻中存在3个多态位点,比对CHS氨基酸序列,仅黑宝品种存在1个氨基酸突变。经聚类分析,8种黑稻亲缘关系最近,与籼稻聚为一类,然后与粳稻聚在一起,禾本科植物CHS同源性很高。结论:CHS是一个古老的基因,可作为种属鉴定的参考基因,CHS虽是花青苷合成的限速酶基因,但其序列的变异可能与黑稻花青苷的合成无相关性。     

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为汉中黑稻起源及其花青苷合成机制提供分子遗传依据,通过分析汉中地区8个黑稻品种和其他植物查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因序列,利用PCR扩增8个黑稻品种查尔酮合成酶基因并测序,使用DNAMAN和MEGA5.0软件分别对水稻的CHS基因外显子序列进行比对和不同物种间的聚类.结果表明:水稻种内存在4个多态位点,8种黑稻中存在3个多态位点,比对CHS氨基酸序列,仅黑宝品种存在1个氨基酸突变.经聚类分析,8种黑稻亲缘关系最近,与籼稻聚为一类,然后与粳稻聚在一起,禾本科植物CHS同源性很高.结论:CHS是一个古老的基因,可作为种属鉴定的参考基因,CHS虽是花青苷合成的限速酶基因,但其序列的变异可能与黑稻花青苷的合成无相关性.     

高粱查尔酮合成酶的生物信息学分析

为研究高粱查尔酮合成酶(CHS)基因的功能,利用生物信息学工具和方法,对CHS蛋白质理化性质、疏水性/亲水性、跨膜区域、结构功能域、二级结构、三级结构和同源性进行了预测与分析。结果显示,高粱的CHS蛋白质共有8种(CHS1~CHS8),其氨基酸数量都在400左右,分子量差别不大;其中CHS1~CHS7为较稳定的亲水性蛋白质,CHS8为不稳定的疏水性蛋白质;8种蛋白质都为非跨膜蛋白。CHS蛋白有Chal_sti_synt_N和ACP_syn_lll_C 2个结构域,主要构件为α-螺旋和不规则卷曲。同源性分析结果表明,CHS1~CHS7蛋白质氨基酸序列间的同源性较高。     

辣木查尔酮合成酶(CHS)基因的克隆及其序列分析

【目的】查尔酮合成酶是黄酮类生物合成途径中的第1个限速酶基因。从辣木中克隆查尔酮合成酶基因MoCHS1,并对其进行生物信息学分析,为进一步研究其生物学功能提供基础数据。【方法】根据NCBI数据库中的辣木基因组信息设计引物,以辣木叶片cDNA和基因组DNA为模板,PCR扩增获得MoCHS1基因序列。利用生物信息学方法分析其序列特征,使用DNAMAN9.0和MEGA10.0软件进行多重比对和构建系统进化树。【结果】MoCHS1ORF序列长度为1 185 bp,编码394个氨基酸,基因组序列长1 387 bp,含有2个外显子和1个内含子。生物信息学分析表明,MoCHS1为稳定的亲水蛋白,以α-螺旋(45.43%)和不规则卷曲(31.98%)为主。MoCHS1含有查尔酮合成酶家族的保守序列和酶活性位点的关键氨基酸残基,包括7个环化袋氨基酸残基、3个辅酶A活性结合位点、半胱氨酸(Cys)-组氨酸(His)-天冬氨酸(Asn)三联体催化位点和查尔酮合成酶基因家族的2个高度保守的特征序列(RLMMYQQGCFAGGTVLR和GVLFGFGPGL),与其他物种的CHS序列一致性较高。系统进化分析显示,MoCHS1与番木瓜聚在一类,说明其亲缘关系最近。【结论】成功分离了一个辣木查尔酮合成酶基因MoCHS1基因序列,该基因推测编码的氨基酸序列具有CHS家族蛋白的典型保守结构特征。研究结果有助于进一步研究辣木查尔酮合成酶基因的调控及基因家族进化机制和类黄酮合成调控机理。     

桑树查尔酮合成酶基因（CHS）的生物信息学分析（英文）

[目的]探讨桑椹色素代谢调控的分子机理。[方法]本研究以桑科植物的EST数据库为基础,采用生物信息学实验技术,通过电子克隆方法获得了桑树查尔酮合成酶基因（CHS）。采用生物信息学在线软件,进一步对该基因编码蛋白的氨基酸组成、理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位、高级结构等方面进行了预测和分析。[结果]经DNAstar软件拼接后得到的cDNA序列为1 365 bp,其开放阅读框序列为1 170 bp,编码389个氨基酸残基。CHS蛋白含有查尔酮合酶家族的特征多肽序列RLMMYQQGCFAGGTVLR,不含信号肽序列,属于非分泌型蛋白,定位于细胞质内,分子进化也较为保守。[结论]该研究结果为深入研究该蛋白的结构和功能奠定了基础。     

铁皮石斛查尔酮合酶基因克隆与表达分析

[目的]克隆铁皮石斛中查尔酮合酶(CHS)基因,分析其基本生物学信息及组织表达特异性,为进一步研究CHS基因在铁皮石斛中的表达调控机理及其在铁皮石斛中的功能打下理论基础.[方法]采用铁皮石斛转录组序列与NCBI同源序列进行比对,根据保守区段设计引物克隆铁皮石斛CHS基因的cDNA全长,采用实时荧光定量PCR定量表达分析不同生长年限、不同组织部位中CHS基因的表达水平.[结果]铁皮石斛CHS基因cDNA编码区1188 bp,编码395个氨基酸,GenBank登录号KT783451,分子量为43.2 kD,理论等电点6.05.铁皮石斛GHS氨基酸序列与同属植物金钗石斛(Dendrobium nobile)的CHS氨基酸序列同源性最高,达99%,与非同科植物欧洲大叶杨(Populus trichocarpa)、巨桉(Eucalyptus grandis和紫玉兰(Magnolia liliiflora)等植物的同源性在83%左右.该基因编码的蛋白质属非分泌蛋白,定位于细胞质基质中,为非跨膜结构的亲水性不稳定蛋白.CHS基因在1年生铁皮石斛叶片中的表达量最高,随着植株年龄的增长,叶片中CH基因的表达量降低,茎中的表达量升高.[结论]铁皮石斛CHS基因早期主要参与激素运输和器官形态建成,后期主要参与类黄酮物质合成.     

不同植物黄酮醇合成酶FLS的生物信息学分析

采用生物信息学方法和工具分析19种不同植物中的黄酮醇合成酶基因的核苷酸序列及编码氨基酸序列,对其理化特性、功能结构域、亲/疏水性、二级结构、信号肽、跨膜结构域以及分子系统进化关系等进行预测和推断,并构建分子进化树。结果表明,不同植物FLS基因的开放阅读框全长在1.0 kb左右,编码蛋白含330余个氨基酸,呈酸性,是一个没有任何信号肽、转运肽和跨膜结构域的亲水性蛋白。不同植物FLS氨基酸序列包含有黄酮醇合成酶功能域,而且琢-螺旋和不规则盘绕是其蛋白质二级结构的最大量结构元件。19个植物FLS在分子进化树中主要聚成3小支,来源于同科植物的FLS首先聚在一起,再与其他物种FLS聚在一起,进化分析在一定程度上反映了这些物种FLS的进化关系。     

笃斯越橘花青苷途径中CHS基因的克隆与序列分析

以笃斯越橘花朵为试材,根据兔眼蓝莓查尔酮合成酶(VaCHS)mRNA全长序列设计1对特异性引物,RT-PCR扩增出长度大约为1 400bp目的片段,经测序,结果表明,笃斯越橘CHS基因(VuCHS)cDNA序列全长1 391bp,包含1 170bp开放阅读框(ORF),编码389个氨基酸,将笃斯越橘CHS基因(VuCHS)编码的蛋白质与其他来源的查尔酮合成酶蛋白的氨基酸序列进行比对,发现与兔眼蓝莓、杜鹃花和猕猴桃的一致性分别为99%、93%和93%,该基因蛋白质的氨基酸序列与其他植物CHS基因蛋白质的氨基酸序列进化分析表明,与兔眼蓝莓和猕猴桃属于同一分支,与兔眼蓝莓亲缘关系最近。     

矮牵牛的查尔酮合酶(CHS)基因的生物信息学分析

为研究CHS(chalcone synthase)基因间的同源性及其进化关系,以矮牵牛的CHS基因为研究对象,利用生物信息学软件及网站对其进行碱基分布、氨基酸组成和亲疏水性预测,并与其他10个物种的CHS基因序列进行多重比对、进化分析。结果表明:矮牵牛的CHS基因的单链mRNA序列含有1170个碱基对,蛋白质由389个氨基酸编码,相对分子质量为42580.02,其中亮氨酸(Leu)含量最高达10.80%;疏水值最大为2.038,最小为-2.208,无明显的亲水或疏水区域;多重比对发现11个物种同源性达到了80.55%。通过以上结果得出CHS基因处于稳定状态,编码的蛋白为亲水性蛋白,进化过程中是保守的,获得的保守区段的序列信息为新基因的克隆奠定了基础。     

矮牵牛的查尔酮合酶(CHS)基因的生物信息学分析

为研究CHS(chalcone synthase)基因间的同源性及其进化关系,以矮牵牛的CHS基因为研究对象,利用生物信息学软件及网站对其进行碱基分布、氨基酸组成和亲疏水性预测,并与其他10个物种的CHS基因序列进行多重比对、进化分析。结果表明：矮牵牛的CHS基因的单链mRNA序列含有1170个碱基对,蛋白质由389个氨基酸编码,相对分子质量为42580.02,其中亮氨酸(Leu)含量最高达10.80%;疏水值最大为2.038,最小为-2.208,无明显的亲水或疏水区域;多重比对发现11个物种同源性达到了80.55%。通过以上结果得出CHS基因处于稳定状态,编码的蛋白为亲水性蛋白,进化过程中是保守的,获得的保守区段的序列信息为新基因的克隆奠定了基础。     

石榴等观赏植物DFR基因生物信息学分析

根据GenBank中已登录的红花石榴、粉花石榴、姜荷花、芍药、水母雪莲、大丽花、瓜叶菊和兰花等植物二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因的核苷酸序列和氨基酸序列,应用生物信息学软件对其核苷酸序列的外显子、氨基酸序列的理化性质、疏水性/亲水性和跨膜结构等进行了预测。结果表明,这几种植物DFR基因均存在1个外显子,含量最丰富的氨基酸是Ala、Gly、Cys和Thr;除红花石榴和粉花石榴DFR属于不稳定蛋白外,其余植物均属于稳定蛋白。这几种植物DFR蛋白均为亲水性蛋白,存在明显的疏水区和亲水区以及跨膜结构等。     

大麻CBDA1基因的生物信息学分析

[目的]研究大麻二酚酸合成酶基因(CBDA1)编码的蛋白质序列所包含的生物学信息。[方法]利用生物信息学在线工具及软件分析大麻二酚酸合成酶(CBDAS)的理化性质、亲/疏水性、跨膜结构、信号肽、motif结构域及空间结构等。[结果]CBDAS由544个氨基酸组成,分子量为62 168.42,理论等电点为8.81,是一种稳定的亲水性分泌蛋白,N末端包含1个由28个氨基酸残基组成的信号肽,该蛋白的亚细胞定位在胞外。CBDAS属于氧化还原酶家族,FDA是该酶活性的必需辅因子,CBDAS蛋白中只含有1个低复杂度区域,含有23个磷酸化位点和6个N-糖基化位点,其二级结构主要由α-螺旋、β-转角和无规卷曲组成,三级结构与四氢大麻酚酸合成酶(THCAS)同源性最高。[结论]该研究结果可为今后深入研究CBDAS蛋白的结构特征和功能提供理论参考。     

盐芥査尔酮合成酶基因的生物信息学预测与分析

利用ProtParam、GOR4、ProtSite和NetPhos等软件预测和分析盐芥查尔酮合成酶基因编码蛋白的各级结构。结果推测出盐芥查尔酮合成酶基因编码蛋白分子式为:C1775H2847N487O511S21,理论等电点pI 8.55;并含有一个查尔酮合成酶活性位点:184-200(RLmMyQqGCFAGGTvLR)。     

植物咖啡碱合成酶的生物信息学分析

采用生物信息学分析方法对 GenBank 中来源于茶树、可可、山茶等植物咖啡碱合成酶的氨基酸序列进行比对分析,就等电点、亚细胞定位、信号肽、跨膜螺旋、保守性功能结构域及基序、二级结构与三级结构等重要参数进行预测与分析。结果表明,植物咖啡碱合成酶主要定位于胞质和胞核中,含有磷酸化、酰基化和糖基化修饰位点,基于基因序列与保守结构域可被分成3种类型,其中 I 型与 II 型酶蛋白均属全α型水溶性酶蛋白,III 型酶蛋白除二级结构富含无规卷曲构件,还极有可能存在信号肽序列,但3类酶蛋白均无跨膜螺旋,三级结构预测显示,I 型、II 型酶蛋白极为相似,由α螺旋和横向β-折叠片层组成,III 型则α螺旋位于横向两端,中间由纵向β-折叠片层连接。     

‘变叶海棠’幼叶cDNA文库构建及CHS基因克隆

为了理解苹果类黄酮代谢的分子机制,以富含类黄酮‘变叶海棠’苹果幼叶为材料,利用SMART法构建一个苹果叶片全长cDNA文库。初级文库滴度为2.28×104 cfu/mL,库容为3.30×106个独立克隆,重组率100%,插入片段平均长度大于1.5kb。并对随机取16个重组子进行测序,经分析完整全长cDNA为7条。并从测序中获得一个查尔酮合酶（Chalcone sythase,CHS）基因,该基因cDNA全长1548bp,有一个1 170bp的开放阅读框,编码含389个氨基酸残基的蛋白,蛋白的理论分子质量为42.44KDa,等电点5.65,该基因与已知苹果CHS基因高度同源。并构建该基因植物表达载体,用冻融法将其导入根癌农杆菌EHA105。     

何首乌查尔酮合成酶基因的克隆及序列分析

[目的]克隆何首乌查尔酮合成酶基因并作序列分析。[方法]以cDNA序列的保守区域设计引物,以何首乌 （ Polygonum multiflorum Thunb.）为材料,根据其他植物查尔酮合成酶（Chaleone synthase,CHS）基因eDNA序列的保守区域设计引物,利用RT-PCR和3＇-RACE进行克隆。[结果]从何首乌叶cDNA中克隆出了长度为1258bp的基因片段。序列分析表明,该片段具有典型的CHS基因家族的结构域,为何首乌的CHS基因片段,命名为PmCHS。将得到的序列提交GenBank,序列号为FJ601685。对获得的PmCHS的氨基酸序列进行比较分析,发现PmCHS含有Phe215,推测其能够催化聚酮的合成反应。何首乌CHS与其他植物CHS的氨基酸序列的进化分析表明,其与同为蓼科的虎杖和掌叶大黄的同源性较近。[结论]何首乌查尔酮合成酶基因的成功克隆为蓼科植物中蒽醌的基因工程等研究打下了良好的基础。     

猪MSTN基因生物信息学分析

[目的]对猪MSTN基因进行生物信息学分析。[方法]以从GenBank中检索到的猪、大鼠、小鼠、狗、绵羊、山羊、牛、黑猩猩、人、马、鸡和斑马鱼的MSTN基因CDS序列为材料,将该12个物种的MSTN蛋白序列调入DNAStar软件的Megalign程序,进行系统进化分析;并对猪MSTN基因的基本信息、内切酶图谱、编码蛋白二级结构、信号肽、跨膜结构以及蛋白质亚细胞定位进行分析。[结果]猪MSTN基因与大鼠、小鼠、狗、绵羊、山羊、牛、黑猩猩、人、马亲缘关系很近;该基因包含多个酶切位点;其编码的蛋白是一个疏水性不稳定蛋白,分子量为42 791.3 u,等电点为6.98,包含375个氨基酸残基;蛋白二级结构上,含有20.53%的α-螺旋(Helix)、4%β-转角(Turn)、53.07%无规则卷曲(Coil)、22.4%伸展条(extenden strand)和1个跨膜结构区域;该蛋白定位于细胞外,作为信号肽的可能性很大。[结论]该研究为猪MSTN基因的进一步分析研究提供了参考依据。