猪ACACA基因及其编码蛋白质的生物信息学分析

为从分子水平研究猪脂肪合成过程,对脂肪合成关键酶乙酰辅酶A羧化酶-α基因(ACACA)进行分析。采用生物信息学的方法,查找猪ACACA基因的ORF框,对基因CDS序列的限制性酶切位点进行分析,并对其编码蛋白质的理化性质、二级结构、三级结构、拓扑结构、结构功能域进行预测分析。结果表明,猪ACACA基因CDS区全长7 041 bp,其编码蛋白质含2 346个氨基酸。二级结构以α螺旋与无规则卷曲为主,局部出现β转角,三级结构显示结果与二级结构预测结果相符。该蛋白质为亲水性蛋白质,N端无信号肽,为非分泌蛋白质;不含跨膜结构区,未定位于膜内,预测其为膜外区蛋白质;亚细胞定位结果显示该蛋白质为非细胞器蛋白质,是胞质蛋白质的可能性最大;功能域分析发现该蛋白质序列含有BC结构域、CT结构域、CPSase大亚基N端结构域、ATP-grasp折叠结构域、生物素基/硫辛酰基结合域等及一些蛋白质基序。该结果将为进一步研究猪ACACA基因与脂肪合成的关系提供基础资料。     

三角梅CHS基因的克隆及表达分析

查尔酮合酶（chalcone synthase,CHS）为花青素苷合成途径的关键酶,是观赏植物花色改良分子育种的研究热点。随着生物技术的发展转录组测序技术成为快速克隆新基因的有效手段,以''新加坡大白''三角梅苞片转录组数据库为基础,筛选克隆CHS基因,利用生物信息学方法预测分析其蛋白的结构与功能,通过实时荧光定量PCR技术检测该基因在不同花色三角梅中的表达模式。结果表明:获得的CHS基因cDNA全长1 176 bp（GenBank ID：MT302539）,编码一个43.96 ku的蛋白,定位于细胞质中,含有CHS特征基序及活性位点,三级结构预测显示为二聚体蛋白,系统进化树分析结果显示与同为中央种子目的植物亲缘关系较近,符合系统进化关系。qRT-PCR显示该基因在黄色叶片中的表达量是红色叶片的24倍,表明黄色更适用于花青素途径的研究。研究结果为三角梅花色改良基因转化受体的筛选提供参考。     

毛果杨 RAV/PLC 基因生物信息学分析

【目的】利用生物信息学手段,对毛果杨(Populus trichocarpa)RAV/PLC基因编码蛋白质结构和特征进行预测。【方法】以PLC(Phospholipases C)为关键字在Phytozome数据库搜索毛果杨磷脂酶C基因序列,以RAV/PLC基因及其蛋白质序列为研究对象,利用多种生物信息学分析工具对其基因结构及蛋白功能进行分析。【结果】在毛果杨PLC编码基因中发现了一个可编码RAV和PLC结构域的特殊基因,该基因在Phytozome数据库中编号为Potri.018G109200,ORF区域长度为1 650 bp,编码549个氨基酸,预测分子量为62.72338 ku,理论等电点为9.16;该基因在茎中表达量最高,芽中表达量其次之根和叶中表达量较低。其编码蛋白包含1个AP2结构域、1个B3结构域和1个PLC-X结构域,AP2/B3结构域和PLC-X结构域之间可能存在一个跨膜区;启动子元件分析表明,RAV/PLC基因可能与光应答及激素应答相关;String软件预测RAV/PLC基因可能与MYB103、WRKY49、ABI5、DXS2存在功能关联;KEGG分析表明,该基因主要与RAV转录因子信号通路有关;同时利用同源建模方法获得了RAV/PLC的完整三维模型。【结论】通过对RAV/PLC基因结构和蛋白功能预测,为该基因克隆及参与信号通路分析提供参考。     

微生物产酶的不确定性因素确定化的一种方法

微生物产酶是一个具有不确定性的复杂过程．将数学上的关联分析思想应用于白腐菌的产酶过程，计算影响该菌产酶的四种因素的关联度．结果表明，其中含水率与白腐菌分泌木素过氧化物酶、锰过氧化物酶的关联度最大，分别达0．8310和0．7479，说明含水率是影响该菌产酶的最主要因素．此外，提出可建立GM（1，1）模型用于日产酶量的预测，为今后探索微生物产酶条件提供了方法参考．     

烟草2种病害的增长模型及赤星病预测模型研究

用SPSS21.0软件中的二次函数等6种不同数学模型对烟草赤星病和靶斑病病情指数随时序值而变化的数据进行分析，通过决定系数R²、标准误和F值对模型进行比较。结果表明：逻辑斯蒂模型能够较好地模拟烟草赤星病和靶斑病的病情发展，三次函数也能较好地模拟烟草赤星病的病情发展。以8月中旬烟草赤星病病情指数为预测对象，温度、湿度、降雨量和日照时数为预测因子，用SPSS21.0软件建立多元回归预测模型。通过相关性分析筛选出7个关键预测因子，建立了多元回归预测模型：Y=-42.654-0.285X₁+4.26X₂-0.361X₃+0.162X₄+0.04X₅+0.103X₆-0.015X₇。通过逐步多元回归分析进行最优选择，得到多元回归预测模型：Y=-35.63+2.286X₂+0.157X₄。经拟合度检验，该模型的平均拟合率为86.49%。该模型的建立对于烟草赤星病的病害预测及防治提供...     

木霉T88 β-l,6-葡聚糖酶(BGN16.2)的基因克隆、表达及同源建模

利用RT-PCR方法克隆得到β-l,6-葡聚糖酶BGN16.2的cDNA序列,并采用半定量RT-PCR法,研究以茯苓粉及病原菌细胞壁为诱导物对该基因诱导表达的影响。构建该酶基因到酿酒酵母诱导型表达载体pYES2上,转化酿酒酵母,用CMC糖化力法对目的基因表达产物的酶活性进行检测。克隆得到BGN16.2的cDNA基因开放阅读框长度为1290bp,编码429个氨基酸,推测蛋白分子量为48kDa,预测的等电点pI为5.25。该基因能在酿酒酵母中表达有生物活性的β-l,6-葡聚糖酶并分泌到胞外。发酵液中的酶活在培养60h时达到最高(2.1U·mL-1),最适酶解温度为50℃,最适pH值为5.5。对该酶的一二级结构进行生物信息学分析的基础上,利用同源建模的方法完成了该酶的活性区域三级结构的建模。     

灵芝尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因 的电子克隆与生物信息学分析

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)是灵芝多糖合成途径的关键酶,用电子克隆方法得到灵芝UGPase基因,并利用生物信息学软件对UGPase基因编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、亲/疏水性、信号肽、蛋白结构域、蛋白高级结构以及系统进化树的构建等方面进行了预测和分析。结果表明:UGPase基因全长1691 bp,包含一个1515 bp的完整开放阅读框,编码504个氨基酸;该蛋白不存在信号肽和跨膜结构域,它是定位于细胞质内的一种亲水性稳定蛋白酶;它的高级结构主要是由α螺旋结构和无规则卷曲结构所组成;同源比对分析显示,该酶基因编码的氨基酸序列和其他动植物的UGPase酶相比在序列组成、高级结构方面具有一定的相似性。     

灵芝尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因的电子克隆与生物信息学分析

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)是灵芝多糖合成途径的关键酶,用电子克隆方法得到灵芝UGPase基因,并利用生物信息学软件对UGPase基因编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、亲/疏水性、信号肽、蛋白结构域、蛋白高级结构以及系统进化树的构建等方面进行了预测和分析。结果表明:UGPase基因全长1691 bp,包含一个1515 bp的完整开放阅读框,编码504个氨基酸;该蛋白不存在信号肽和跨膜结构域,它是定位于细胞质内的一种亲水性稳定蛋白酶;它的高级结构主要是由α螺旋结构和无规则卷曲结构所组成;同源比对分析显示,该酶基因编码的氨基酸序列和其他动植物的UGPase酶相比在序列组成、高级结构方面具有一定的相似性。     

活性口袋关键色氨酸对几丁质酶Chi304催化性质的研究

几丁质酶中存在结合口袋及水解活性位点，关键氨基酸与底物几丁质的结合可调控酶的水解活性。以嗜热几丁质酶Chi304为研究材料，采用同源建模分析其高级结构，发现在其底物结合口袋附近存在2个色氨酸（W140与W272），将其定点突变为丙氨酸后，采用高效液相色谱检测酶的水解产物，并进一步分析水解产物三乙酰壳三糖（DP₃）与二乙酰壳二糖（DP₂）的比例（DP₃/DP₂），用于评估突变体的效果。结果表明，突变体W140A、W272A与W140/272A水解胶体几丁质产物DP₃/DP₂分别较野生型提升23.3%、45.7%与80.0%。由此表明，W140与W272是影响酶与底物结合的关键氨基酸，将其突变为丙氨酸可提升Chi304的内切活力，降低外切活力。     

大豆赖氨酸合成关键酶基因的克隆与定位分析

为了从大豆中克隆DAPD、DAPE和DHDPR 3个大豆赖氨酸合成关键酶基因,并完成其电子定位和结构分析,借助已构建的本地化表达序列标签(expressed sequence tag,简称EST)数据库,与不同物种的对应基因序列进行比对、拼接,同时利用已构建的大豆整合图谱,完成这3个关键酶基因的电子克隆及电子定位。结果表明,RT-PCR克隆、序列分析的结果与预测序列基本一致。通过电子定位,得到这3个基因分别在J、L和N 3个连锁群上。通过对基因的结构分析,得到DAPD、DAPE、DHDPR 3个基因的c DNA长度分别为1 467、1 080、1 035 bp,g DNA长度分别为4 662、3 728、3 158 bp,外显子数量分别为8、9、8个,内含子数量分别为7、8、7个。研究结果为其他氨基酸合成关键酶基因的克隆提供了参考依据,也为后续基因功能研究以及分子辅助育种打下了良好基础。     

杂种杨树木葡聚糖内糖基转移酶基因（XET）的生物信息学分析

[目的]通过生物信息学方法对杂种杨树木葡聚糖内糖基转移酶基因的DNA序列、蛋白质序列进行分析预测,为进一步研究奠定基础.[方法]以XET基因及其氨基酸序列为研究对象,利用多种网络数据库及生物信息学软件对其进行分析预测.[结果]该基因编码290个氨基酸残基,相对分子质量33 672.0 D,理论等电点（pI）7.04;该酶可能存在3个卷曲结构部位、1个信号肽剪切位点和1个跨膜区,是典型的分泌蛋白;三级结构同源建模预测结果较好,二级结构预测中的螺旋、卷曲和折叠均可见.相似性比对和进化分析显示其与葡萄等的序列相似度较高;而蛋白质三级结构的预测则发现,该酶与几种杆菌的蛋白较接近.[结论]XET基因可能在很多生物中具有较高的保守性.     

马铃薯PAL基因的生物信息学初步分析

PAL是催化直接脱掉L-苯丙氨酸上的氨而生成反式桂皮酸的酶,是一个可把苯丙氨酸用于酚类化合物合成的酶。本文利用电子克隆技术获得一个马铃薯PAL基因的c DNA序列,运用多种生物信息学方法对其进行初步分析。从核酸序列到氨基酸序列,再到蛋白质的高级结构预测,获得了该基因的电子克隆全长。结果表明:该序列全长2529bp,共编码722个氨基酸,有多个限制性酶切位点,有38个磷酸化位点,属于亲水性氨基酸,无信号肽,无膜穿透性,无保守结构域。文末对下一步的实验验证和功能分析进行了展望,为进一步研究该基因在马铃薯特别是在抗病性的功能提供相关依据。     

PXGM(1,1)模型在参考作物腾发量预测中的应用

为了提高参考作物腾发量预测模型的预测精度,将灰色新陈代谢预测模型与粒子群优化算法(PSO)相结合,提出PXGM(1,1)模型,并用该模型来预测阜新市参考作物腾发量.结果表明:优化后的新陈代谢GM(1,1)模型(简称PXGM(1,1)模型)的预测精度较原有的灰色新陈代谢预测模型的预测精度有了很大的提高.该模型建模过程简单、适用性强,为参考作物腾发量的预测提供了新的方法.     

葡萄等植物DFR基因家族生物信息学分析

二氢黄酮醇4-还原酶（Dihydroflavonol4-reductase,DFR）是花青素合成途径的关键酶之一,也是该途径的关键调控位点之一。该文以葡萄DFR家族为例,对多个物种DFR基因及编码蛋白在基因结构、编码氨基酸基本理化性质、疏水性、功能域、亚细胞定位和进化关系等方面进行了比较分析。为葡萄等富含花青素植物中花青素合成及调控研究提供基础资料。     

产甲酸草酸杆菌oxc基因的克隆及其蛋白结构预测

参考GenBank中已公布的产甲酸草酸杆菌(Oxalobacter formigenes,OxB)的参考序列(M77128)设计了一对扩增OXC酶蛋白基因的引物,对产甲酸草酸杆菌(ATCC 35274)的DNA抽提物进行扩增,获得了特异性的扩增片段.运用Lnternet网络上的数据库及程序,对OXC酶蛋白的理化性质、结构和功能进行生物信息学分析.结果显示克隆序列与参考序列的核苷酸序列以及推导的氨基酸序列的同源性达到99.9%和99.6%,预测该酶蛋白是分泌到胞外行使生物学功能的胞外酶,具有良好的抗原性和亲水性,二级结构是以α-螺旋为主的混合型蛋白而且其二级结构预测显示OXC酶蛋白属于硫胺素焦磷酸依赖酶家族,和其它酶家族成员一样能够发挥降解草酸的功能.     

植物GGPPS基因研究进展

香叶基香叶基焦磷酸合酶(GGPPS)是植物萜类物质合成的一个重要调节靶点。目前已经在多种植物中开展了该基因的克隆和功能分析。对GGPPS基因及蛋白结构和生物学功能的最新研究进展进行了综述,为其在植物遗传育种方面的应用提供参考。     

一株石油降解菌Aquabacterium olei NBRC 110486的基因组完成图及分析

Aquabacterium olei RBRC 110486是一种新发现的具有降解石油能力的革兰氏阴性菌。为进一步探究该菌株降解石油的分子机制,挖掘菌株可能存在的生物功能,本研究使用PacBio高通量测序技术对其进行全基因组测序,基于完成图进行基因预测、功能注释以及次级代谢产物合成基因簇预测。该菌株基因组大小为3 890 087 bp,GC含量为67.33%,共3 402个蛋白;另外发现大小为366 221 bp的环形质粒pTB101,GC含量为66.91%,325个蛋白。共预测到2个可能的次级代谢产物合成基因簇。定位了该菌株的石油降解关键酶链烷1-单加氧酶AlkB,与假单胞菌属聚类在同一个分支。该基因组是Aquabacterium属的首个报道的序列完成图,已提交至美国国立生物技术信息中心(NCBI)的GenBank数据库,登录号分别为CP029210和CP029211。以上研究将为菌株NBRC 110486的功能基因组学及石油降解特性研究提供基础数据。     

陆地棉KASⅡ酶蛋白结构分析

β-酮脂酰-ACP合成酶Ⅱ(KASⅡ)(EC:2.3.1.179)是控制植物细胞脂肪酸合成和16C与18C脂肪酸比值的关键酶,亦是植物油脂代谢修饰的分子靶标。应用基因组学分析工具从陆地棉(Gossypium hirsutum)基因组鉴定获得一个与已知KASⅡ高度同源的棉花KASⅡ基因GhKASⅡ,编码576个氨基酸肽链,其分子量为61.8 k Da,理论等电点为8.83。蛋白结构预测分析显示,GhKASⅡ蛋白为可溶性酶蛋白,具有质体转运肽,定位于质体中;GhKASⅡ蛋白二级结构主要形式为α-螺旋(32.99%)和无规则卷曲(36.63%)。3D结构模拟表明,GhKASⅡ蛋白为同源二聚体,由2个相同的亚基构成,空间构型为紧密的心形结构。蛋白序列多重比对发现,GhKASⅡ与雷蒙德氏棉、亚洲棉、可可树的KASⅡ蛋白亲缘关系较近,植物KASⅡ蛋白C端保守性高,N端变异大。GhKASⅡ蛋白保守的酶催化活性域位于318~334位(氨基酸残基),其关键酶活位点是位于327位的半胱氨酸。研究结果可为深入解析棉花等油料作物的脂肪酸生物合成机制及油脂遗传改良提供科学参考。     

基于宏基因组学的转基因棉田土壤微生物功能多样性分析

[目的]研究转基因棉田土壤微生物的功能多样性。[方法]采用直接法提取转基因棉根际土壤微生物总DNA,用限制性内切酶BamHI进行部分酶切,回收2.0～4.0 kb大小的片段插入到pUC19/BamHI脱磷载体上,转化到DH5α高效感受态细胞,构建宏基因组文库。随机挑取10个克隆序列测序,并通过NCBI预测可能存在的开放式阅读框和进行序列比对分析。[结果]该文库的外源插入片段平均长度为2.4 kb,90%以上克隆都含有插入片段,10个序列中存在着多种功能的开放式阅读框,包括一些水解酶、脱氢酶、脂解酶、修饰酶、抗生素及与电子传递链相关的酶类。[结论]该研究可为研究转基因棉大面积野外种植以后的生态安全性提供参考。     

SMART策略构建小黑杨茎形成层全长cDNA文库

为了研究小黑杨木材形成过程中的关键基因,以2年生小黑杨茎形成层组织为试验材料提取RNA,采用SMART(RNA转录过程中的5′末端转换机制)技术合成cDNA第一链,通过LD-PCR合成双链cDNA。利用SfiⅠ限制性酶酶切后将其连接到质粒载体pDNR-LIB上,采用电穿孔法将重组质粒转化到大肠杆菌感受态细胞DH5α中,构建全长cDNA文库。文库质量鉴定表明:原始文库滴度为2.18×106pfu/mL,扩增后的文库滴度为5.46×109pfu/mL,重组率为96%。插入片段长度在0.5～2.0kb之间,平均长度为1.12kb,表明构建的小黑杨茎形成层cDNA文库较为理想。