烟草半胱氨酸蛋白酶的特性和结构分析

通过生物大数据和检测工具,对烟草半胱氨酸蛋白酶的序列特征、亚细胞定位、二级结构和三级结构进行分析。结果显示,烟草半胱氨酸蛋白酶均具有信号肽,且含有组织蛋白酶前肽抑制剂结构域和木瓜蛋白酶家族半胱氨酸蛋白酶;经初次亚细胞定位,NtCP-1,NtCP-2,NtCP-3和NtCP-4定位于细胞质,NtCP-5定位于液泡;二级结构中,NtCP-1,NtCP-2和NtCP-5的α-螺旋比例最大,而NtCP-3和NtCP-4以无规则卷曲比例最大;三级结构N-端聚集较为疏松,其二级结构以α-螺旋为主,C-端的二级结构以β-折叠为主。     

烟草β-1,3-葡聚糖酶的生物学分析

[目的]以烟草β-1,3-葡聚糖酶的氨基酸序列为材料,对其特性进行深度挖掘。[方法]采用NCBI-PROTEIN筛选蛋白序列,依次运用Prot Param、Signal P 4.1和TMHMM 2.0工具进行预测并分析烟草葡聚糖酶的理化特性、信号肽和跨膜结构的组成成分。[结果]NtBGl-2的分子量最大(40 390.76 Dk),NtBGl-3的分子量最小(37 722.64 Dk);NtBGl-1和NtBGl-2的等电点小于7.0,而NtBGl-3的等电点大于7.0;NtBGl-1和NtBGl-2属于不稳定蛋白,NtBGl-3属于稳定性蛋白,且耐热性大于NtBGl-1和NtBGl-2;NtBGl-1和NtBGl-2的优势氨基酸为甘氨酸和丝氨酸,NtBGl-3的为天冬酰氨和丙氨酸;NtBGl均含有信号肽,属于分泌蛋白;NtBGl-1无跨膜区,而NtBGl-2(13~35)和NtBGl-3(7~29)含有跨膜结构区域,属于跨膜蛋白。[结论]该研究为深入研究烟草葡聚糖酶奠定基础。     

3种芸薹属植物ROH1基因的克隆及分析

[目的]通过PCR和RT-PCR技术从甘蓝、白菜和萝卜中扩增ROH1基因序列,分析该基因的基本特性。[方法]采用生物信息学的相关方法进行分析。[结果]甘蓝、白菜、萝卜ROH1基因没有内含子,甘蓝ROH1基因编码398个氨基酸,白菜和萝卜ROH1基因均编码400个氨基酸,3种植物的ROH1蛋白序列与拟南芥已经公布的ROH1(At1g63930)蛋白氨基酸缺少一段连续的氨基酸序列;ROH1属于DUF793蛋白超家族,它没有跨膜结构域和信号肽,二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成。同源比对及功能联想分析发现植物中ROH1非常保守,系统发育分析表明甘蓝、白菜和萝卜的关系最近;结构功能分析发现ROH1可能与BYPASS蛋白和AT4G11300蛋白的功能相似。[结论]为研究DUF793蛋白超家族功能提供参考。     

西瓜半胱氨酸蛋白酶基因ClCP1克隆及其生物信息学分析

[目的]克隆西瓜半胱氨酸蛋白酶基因CICP2,并对其进行生物信息学分析。[方法]以西瓜花蕾cDNA为模板,借助西瓜全基因组数据库,采用RT—PCR方法对西瓜半胱氨酸蛋白酶基因进行克隆并进行生物信息学分析。[结果]克隆得到一个开放阅读框长度为960bp的序列,命名为C1CP1。该基因编码3t9个氨基酸。C1CP1基因的保守结构域分析结果表明,CICP1属于木瓜蛋白酶家族基因,与已知其他植物半胱氨酸蛋白酶在氨基酸序列上有56％～85％的相似性。聚类分析结果显示,C1CP1与同为葫芦科的黄瓜cP基因亲缘关系较近。[结论]CICP1属于西瓜木瓜蛋白酶家族新基因,为进一步研究西瓜半胱氨酸蛋白酶基因C1CP1的表达和功能奠定了基础。     

烟草钾离子通道基因AKT1蛋白的生物信息学分析

本研究对普通烟草钾离子通道基因AKT1蛋白进行生物信息学分析。结果表明,钾离子通道蛋白为4个亚基组成,一半作为跨膜结构通道,一半在膜外边作为辅助开关结构。9条烟草钾离子通道蛋白质中6条为碱性,3条为酸性;5条为疏水性蛋白,4条为亲水性蛋白。其中,3条短的钾离子通道蛋白有5个跨膜结构,且排列位置与顺序基本一致;3条蛋白的磷酸化位点在蛋白两端分布比较密集,中间分布相对较稀疏;3条蛋白的基因在器官的表达具有特异性,在不同生长发育阶段,有不同钾离子通道基因发挥作用。本研究为通过分子技术提高烟叶钾含量和提升烟叶品质奠定理论基础。     

烟草β-1,3-葡聚糖酶的特性和结构分析

[目的]对烟草β-1,3-葡聚糖酶的特性和结构进行分析。[方法]以烟草为材料,采用PROTSCALE、Target P 1.1、NPSA-PRABI和SWISS-MODEL工具分别测定烟草葡聚糖酶的疏/亲水性、亚细胞定位、二级结构和三级结构。[结果]NtBGl属于亲水性蛋白,NtBGl-1和NtBGl-2的疏/亲水性较为相似,N端和中部区域的疏水性较强,NtBGl-3以N端的疏水性较强;NtBGl均含有信号肽,且其切割位点分别位于第21、32和29位氨基酸处,NtBGl-1和NtBGl-2定位于液泡,NtBGl-3定位于细胞外;NtBGl的二级结构均以α-螺旋比例最大,依次为36.21%、35.14%、35.28%,三级结构呈现"C"型。[结论]该研究可为有效发挥烟草葡聚糖酶的功能特性奠定基础。     

烟草精氨酸脱羧酶的蛋白质特性分析

为了研究参与烟草多胺合成的精氨酸脱羧酶的蛋白特性,运用生物信息学的方法分析了烟草精氨酸脱羧酶的理化特性、系统进化、氨基酸序列、保守区域和二级结构。结果表明:烟草精氨酸脱羧酶的等电点为4.99~6.78,氨基酸数为558~733,疏水性为-0.050~0.079,脂肪指数为88.04~92.08,不稳定指数为39.54~44.14;经进化树分析,烟草精氨酸脱羧酶分为2组,组1为Nt CAD1、Nt CAD2和Nt CAD5,组2为Nt CAD3和Nt CAD4;经序列比对分析,Nt CAD1、Nt CAD2和Nt CAD5的同源性较高,Nt CAD3和Nt CAD4的同源性较高,且组2均具有1个精氨酸脱羧酶保守序列和2个丙氨酸消旋酶/Ⅳ组脱羧酶保守序列;烟草精氨酸脱氢酶各成员的二级结构所占比例均为α-螺旋无规则卷曲β-折叠β-转角。     

烟草鸟氨酸脱羧酶的生物信息学分析

烟草鸟氨酸脱羧酶对烟草根系中尼古丁的形成以及烟草在逆境胁迫条件下生存发挥一定作用,为进一步研究烟草鸟氨酸脱羧酶特性,对其进行生物信息学分析。利用Protparam、Smar、Cdd和NetPhos工具对烟草鸟氨酸脱羧酶的理化特性、家族性和磷酸化进行分析。结果显示:烟草鸟氨酸脱羧酶各成员均为酸性,NtODC_1和NtODC_2属于稳定性蛋白,NtODC_3、NtODC_4和NtODC_5属于不稳定性蛋白,且NtODC_5的热稳定性较强;烟草鸟氨酸脱羧酶各成员均属于IV族脱羧酶家族;在催化过程中,烟草鸟氨酸脱羧酶各成员以NtODC_1较为活跃。     

半胱氨酸蛋白酶抑制剂的系统发生分析(英文)

[目的]对已知半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因编码蛋白的分子量、等电点、信号肽、结构域等进行分析。[方法]在NCBI中检索半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因,下载相应的氨基酸序列。采用SMART软件预测结构域,用SingalP程序查找信号肽,用TMHMM程序搜寻预测跨膜区。多序列比对采用CLUSTALW程序。运用MEGA3.1软件,采用Neighbor-joining法构建进化树。[结果]半胱氨酸蛋白酶抑制A(Homo sapiens)、半胱氨酸蛋白酶抑制M(H.sapiens)、半胱氨酸蛋白酶抑制F(H.sapiens)、半胱氨酸蛋白酶抑制(Mus musculus)、半胱氨酸蛋白酶抑制C(M.musculus)、半胱氨酸蛋白酶抑制F(Rattus norvegicus)、半胱氨酸蛋白酶抑制C(R.norvegicus)、半胱氨酸蛋白酶抑制S(R.norvegicus)、半胱氨酸蛋白酶抑制I(Zea mays)、半胱氨酸蛋白酶抑制(Brugia malayi)、半胱氨酸蛋白酶抑制(On-chocerca volvulus)和半胱氨酸蛋白酶抑制(Acanthocheilonema viteae)有信号肽,其余的半胱氨酸蛋白酶抑制基因没有信号肽,TMHMM程序搜寻结果显示,这些半胱氨酸蛋白酶抑制都没有跨膜区,均为胞外蛋白。SMART软件分析结果表明它们均含有1个高度保守的半胱氨酸蛋白酶抑制剂结构域。多序列比对结果表明半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因存在高度保守的QxVxG基序,意味着该基序可能对半胱氨酸蛋白酶抑制剂的抑制活性具有重要意义。系统进化分析可预示半胱氨酸蛋白酶抑制半胱氨酸蛋白酶活性在进化过程中可能也是保守的。[结论]该研究可为半胱氨酸蛋白酶抑制剂抑制半胱氨酸蛋白酶的功能研究方面提供理论参考。     

红肉火龙果TST基因家族的生物信息学分析

为分离参与红肉火龙果果实可溶性糖积累的功能基因,基于转录组测序数据克隆液泡糖转运蛋白（Tonoplast sugar transporter,TST）基因家族,进行序列同源性、跨膜结构、亚细胞定位和系统发育等生物信息学分析。结果表明：红肉火龙果含有4个TST基因,开放读码框（open reading frame,ORF）长度为2 127～2 235 bp,编码长度为708～744 个氨基酸的序列。预测等电点为4.84～5.36,相对分子量为75.7～80.4 kDa;红肉火龙果TST家族氨基酸序列与甜菜和藜麦TST家族具有74.9%～83.4%的相似性;红肉火龙果TST成员均含11～12个跨膜结构域,定位于质体、叶绿体、液泡或内质网等细胞器。系统进化分析表明HpTST1属于TST1类,HpTST2.1和HpTST2.2属于TST2类,HpTST3属于TST3类。     

红肉火龙果TST基因家族的生物信息学分析

为分离参与红肉火龙果果实可溶性糖积累的功能基因,基于转录组测序数据克隆液泡糖转运蛋白(Tonoplast sugar transporter,TST)基因家族,进行序列同源性、跨膜结构、亚细胞定位和系统发育等生物信息学分析。结果表明:红肉火龙果含有4个TST基因,开放读码框(open reading frame,ORF)长度为2 127～2 235bp,编码长度为708～744个氨基酸的序列。预测等电点为4.84～5.36,相对分子量为75.7～80.4kDa;红肉火龙果TST家族氨基酸序列与甜菜和藜麦TST家族具有74.9%～83.4%的相似性;红肉火龙果TST成员均含11～12个跨膜结构域,定位于质体、叶绿体、液泡或内质网等细胞器。系统进化分析表明HpTST1属于TST1类,HpTST2.1和HpTST2.2属于TST2类,HpTST3属于TST3类。     

半胱氨酸蛋白酶抑制剂的系统发生分析

[目的]对已知半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因编码蛋白的分子量、等电点、信号肽、结构域等进行分析。[方法]在NCBI中检索半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因,下载相应的氨基酸序列。采用SMART软件预测结构域,用SingalP程序查找信号肽,用TMHMM程序搜寻预测跨膜区。多序列比对采用CLUSTALW程序。运用MEGA3.1软件,采用Neighbor-joining法构建进化树。[结果]多序列比对结果表明半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因存在高度保守的QxVxG基序,意味着该基序可能对半胱氨酸蛋白酶抑制剂的抑制活性具有重要意义。系统进化分析可预示半胱氨酸蛋白酶抑制半胱氨酸蛋白酶活性在进化过程中可能也是保守的。[结论]该研究可为半胱氨酸蛋白酶抑制剂抑制半胱氨酸蛋白酶的功能研究方面提供理论参考。     

极大螺旋藻藻胆蛋白α亚基基因的生物信息学分析（摘要）

[目的]对极大螺旋藻藻胆蛋白α亚基进行分析研究,为该蛋白的后续研究提供依据。[方法]用生物信息学分析方法对已经在GenBank上登录的极大螺旋藻藻胆蛋白的α亚基基因（GenBank AF441177）及其翻译的氨基酸序列进行了其组成和相关性质的分析、蛋白质信号肽预测、跨膜结构域的预测及亲水性/疏水性的测定,同时构建了分子进化树,对上述结果进行了分析和探讨。[结果]该蛋白的氨基酸组成丰富,不仅含18种必需氨基酸还含有含有甘氨酸、天冬氨酸等非必需氨基酸;对该蛋白信号肽和跨膜结构域分析表明,其属于胞内蛋白;对该蛋白的亲水性分析表明,其属于亲水性蛋白;进化树分析表明,该蛋白与节旋藻的同源性高,达99%～100%。[结论]该研究为α亚基和β亚基之间的关系和相互作用提供了一定依据。     

极大螺旋藻藻胆蛋白α亚基基因的生物信息学分析

[目的]对极大螺旋藻藻胆蛋白α亚基进行分析研究,为该蛋白的后续研究提供依据。[方法]用生物信息学分析方法对已经在GenBank上登录的极大螺旋藻藻胆蛋白的α亚基基因（GenBank AF441177）及其翻译的氨基酸序列进行了其组成和相关性质的分析、蛋白质信号肽预测、跨膜结构域的预测及亲水性/疏水性的测定,同时构建了分子进化树,对上述结果进行了分析和探讨。[结果]该蛋白的氨基酸组成丰富,不仅含18种必需氨基酸还含有甘氨酸、天冬氨酸等非必需氨基酸;对该蛋白信号肽和跨膜结构域分析表明,其属于胞内蛋白;对该蛋白的亲水性分析表明,其属于亲水性蛋白;进化树分析表明,该蛋白与钝顶节旋藻的同源性高,达99%～100%。[结论]该研究为α亚基和β亚基之间的关系和相互作用提供了一定依据。     

桃拉病毒基因组的生物信息学分析

[目的]对桃拉病毒(Taura syndrome virus,TSV)的完整基因组进行生物信息学分析。[方法]通过生物信息学方法对基因序列组成、开放阅读框、蛋白质理化性质、二级结构预测分析、蛋白跨膜结构的存在与否、蛋白信号肽存在与否以及蛋白质三级结构进行了预测分析。[结果]登录NCBI网站下载TSV(JX094350.1)10 128 bp的基因片段,经生物信息学分析,编码氨基酸3 286个,理论等电点(pI)为5.14,相对分子质量为366 443.00 Da,不稳定系数(Ⅱ)为37.76,属于稳定蛋白质;完整基因序列中包含2个开放阅读框(open reading frame,ORF);蛋白中存在跨膜结构;没有蛋白信号肽。[结论]对TSV的生物信息学分析有助于在分子水平上了解桃拉病毒的基因结构以及预测其感染机制,可为预防和治疗虾类的桃拉综合征提供有用的信息。     

香蕉水通道蛋白基因的克隆与表达分析

[目的]更好了解香蕉果实与水分代谢的关系。[方法]依据从抑制差减杂交文库(SSH)中获得的一个cDNA序列,设计5′和3′RACE引物,从香蕉果实中扩增基因5′和3′末端片段,并用RT-PCR的方法探讨该基因在香蕉各组织中的表达情况。[结果]获得一个1 132 bp的水通道蛋白全长基因,命名为MaPIPl;1。MaPIPl;1基因包含861 bp的完整阅读框架,编码的蛋白有6个跨膜结构及aspara-gine-proline-alanine(NPA)和aromatic/arginine 2个保守区。其与水稻水通道蛋白基因OsPIP1;2在氨基酸序列上有94.1%的一致性和97.9%的相似性。且MaPIP1;1在香蕉各器官中均稳定表达。[结论]MaPIPl;1可能与香蕉的水分代谢相关。     

烟草基因组中AGO蛋白的生物信息学分析

对在NCBI上登录的烟草AGO蛋白(argonaute proteins)的信息进行了整理,并对其组成成分、系统发育树、信号肽、跨膜结构域、细胞定位、亲水性/疏水性、蛋白质的二/三级结构等进行了预测和分析。结果表明:在烟草基因组中共有22个AGO蛋白,可分为8类;烟草的AGO蛋白与拟南芥的AGO一样在进化上分为3个分支,其编码的蛋白是一个无跨膜结构域、无信号肽/导肽的亲水性蛋白,α-螺旋散布于整个蛋白质中,具有PAZ和PIWI两个特征结构域。此外,烟草的AGO2/4/7/16/PNH1定位在细胞核中,AGO10定位在细胞质中,AGO5定位在线粒体中。     

烟草基因组中AGO蛋白的生物信息学分析

对在NCBI上登录的烟草AGO蛋白(argonaute proteins)的信息进行了整理,并对其组成成分、系统发育树、信号肽、跨膜结构域、细胞定位、亲水性/疏水性、蛋白质的二/三级结构等进行了预测和分析。结果表明:在烟草基因组中共有22个AGO蛋白,可分为8类;烟草的AGO蛋白与拟南芥的AGO一样在进化上分为3个分支,其编码的蛋白是一个无跨膜结构域、无信号肽/导肽的亲水性蛋白,α-螺旋散布于整个蛋白质中,具有PAZ和PIWI两个特征结构域。此外,烟草的AGO2/4/7/16/PNH1定位在细胞核中,AGO10定位在细胞质中,AGO5定位在线粒体中。     

烟草半胱氨酸蛋白酶的基因和蛋白序列分析

以ABW71226.1、BAA96501.1、ACB70409.1、AAW78660.1和ADV41672.1为材料,采用生物数据分析工具对烟草的半胱氨酸蛋白酶的基因和蛋白序列进行分析,分别以GSDS、MEME和Signal P 4.1工具对其基因结构、保守基序和信号肽进行检测。结果显示,Nt CP-1和Nt CP-2基因具有7个外显子,Nt CP-3和Nt CP-4基因含有4个外显子,Nt CP-5基因具有3个外显子,Nt CP-1、Nt CP-2和Nt CP-5基因具有上游序列,Nt CP-1、Nt CP-2、Nt CP-4和Nt CP-5基因具有下游序列;检测Nt CP共有5个Motif,其核心保守基序区为Motif-1—Motif-2—Motif-4,且位于木瓜蛋白酶家族半胱氨酸蛋白酶结构域中,Motif-1和Motif-2含有半胱氨酸和谷氨酰胺;Nt CP均属于信号肽,Nt CP-1和Nt CP-2的信号区分布相同(1~22),Nt CP-3和Nt CP-4的信号区分布相同(1~20),Nt CP-5的信号区为1~29。     

烟草(云烟87)NBS-LRR类同源抗病基因克隆及分析

[目的]克隆并分析烟草NBS-LRR类抗病基因的同源序列(RGAs),为采用同源克隆技术挖掘烟草抗病基因提供理论参考.[方法]从基于NBS-LRR类抗病基因保守序列设计的简并引物中筛选扩增效果较好的引物用于扩增烟草RGAs,采用DNAMAN 6.0翻译成氨基酸序列,并与已知的其他植物抗病基因进行聚类分析.[结果]克隆获得6条与参比抗病基因具有高度同源性的烟草RGAs,大小在500 bp左右,但仅有4条RGAs具有连续的开放阅读框(ORF)及编码NBS功能结构域的核苷酸序列,命名为TRGA-87-1~TRGA-87-4.这4个烟草RGAs编码的氨基酸序列均含有NBS类抗病蛋白的多个典型保守基序,与已知的多种植物抗病基因编码的氨基酸序列均具有较高的相似性,其中,与烟草相关抗病基因编码的氨基酸序列相似性最高,为97.00%~100.00%,与其他植物的抗病基因编码氨基酸序列相似性为29.00%~53.00%,这些序列可分为3个亚类,其中TRGA-87-2与烟草N和亚麻L6聚为一类(TRGAⅠ),属于TIR-NBS-LRR类;TRGA-87-3和TRGA-87-4与水稻Xa-1和番茄Mi聚为一类(TRGAⅡ),属于non-TIR-NBS-LRR类,TRGA-87-1与拟南芥RPM1聚成一类(TRGAⅢ),属于non-TIR-NBS-LRR类.[结论]同源扩增技术可用于烟草中抗病基因的克隆、功能分析及定位等研究.