H5N1亚型禽流感病毒核衣壳蛋白(NP)基因的进化及原核表达

参考GenBank上H5N1亚型禽流感病毒(AIV)的核衣壳蛋白(NP)基因序列设计引物,PCR扩增NP基因,对其进行序列分析并构建分子进化树。将克隆的NP基因插入原核表达载体pET32a,在大肠杆菌中进行诱导表达,对诱导表达的NP重组蛋白进行纯化、Western-Blot鉴定及免疫原性分析。结果表明,克隆的NP基因与GenBank上发表的另外2个河南AIV毒株亲缘关系较近,诱导表达的NP重组蛋白主要以可溶性形式存在,分子量约为70 kDa,并且能够与H5亚型AIV阳性血清发生特异性反应,具有良好的抗原性。     

H9N2亚型AIV HA基因的克隆及其在昆虫细胞中的表达

[研究目的]利用杆状病毒表达系统表达AIV H9N2亚型HA基因以获得可以利用的HA蛋白;[方法]应用DNAStar软件,参照Genbank中注册的AIV H9N2亚型HA基因序列,设计了一对引物,用RT-PCR方法成功地扩增出带双酶切位点的H9亚型AIV的HA基因,通过BamH Ⅰ和Xho Ⅰ双酶切位点将H9HA基因插入转移质粒载体pFastbacHTa中,获得重组转移载体pFastbacHTa-H9HA并将其转化DH10 Bac细胞,与Bacmid发生位点特异性转座作用,得到重组穿梭载体Bacmid-H9HA,再将其转染昆虫细胞High Five,进行PCR鉴定、SDS-PAGE和Westem Blot检测;[结果]HA基因正确地插入到病毒基因组的多角体蛋白基因启动子下游,HA基因在High Five细胞中得到了表达,H9HA大小约为67 KD,而且表达的产物具有特异免疫学反应性;[结论]HA基因在昆虫细胞获得表达,为进一步生产检测H9N2亚型流感病毒的检测试剂或者构建亚单位疫苗奠定了基础.     

棉花纤维素生物合成相关蛋白的抗体制备

 棉花纤维细胞生长过程中,有多种蛋白质参与纤维素的合成,为了深入研究这些蛋白质的功能,制备它们的抗体具有重要意义。本研究分别用化学合成多肽和原核表达蛋白制备的可溶性蛋白、可复性包涵体以及包涵体颗粒作为抗原,制备了棉花纤维素合酶CESA1、CESA2和SUSY1、β-1,4-glucanase、β-1,3-glucanase和Callose synthase的抗体。结果表明,化学合成多肽和原核表达蛋白均可用于抗体制备,制得的抗体可用于棉花纤维素合成相关蛋白的检测。     

C型口蹄疫病毒衣壳蛋白前体P1基因的原核表达及其生物活性的初步分析

将口蹄疫病毒(FMDV)结构蛋白基因P1的完整cDNA序列插入原核表达性载体pET-28α(+)中,获得融合表达质粒pET-P1,转化E.coli.BL21(DE3),经IPTG诱导,SDS-PAGE结果表明,pET-P1获得融合表达, Western Blot 检测证实表达的融合蛋白具有免疫活性,表达产物主要以包涵体的形式存在,进一步采用纯化试剂盒纯化P1蛋白做为诊断抗原.     

棉花GhCOMT3基因的原核表达、纯化及鉴定

为了深入研究GhCOMT3基因的功能,将GhCOMT3基因构建到原核表达载体pET-28a中,并转化到大肠杆菌BL21(DE3)中。用0.2mmol/L IPTG诱导融合蛋白表达,结果发现,16℃诱导12h、30℃诱导3h和37℃诱导3h后融合蛋白均以包涵体的形式表达;30℃诱导的蛋白表达量最大,之后对包涵体进行变性溶解,进行SDS-PAGE检测,再经过蛋白标记亲和层析柱(His TrapTMHP)纯化得到变性的pET-28a-GhCOMT3融合蛋白,用SDS-PAGE和Western blotting检测纯化效果,鉴定表达产物,目的蛋白相对分子量约为39.119kDa,检测结果与预期一致。结果表明,pET-28a-GhCOMT3蛋白在大肠杆菌中获得了高效表达产物,为在蛋白水平上研究GhCOMT3基因功能奠定了基础。     

口蹄疫病毒受体羊源整联蛋白β6亚基配体结合域的原核表达、纯化及鉴定

利用原核细胞表达羊口蹄疫病毒(FMDV)受体整联蛋白β6亚基的配体结合域 (LBD)片段,分离纯化目的蛋白.以含有羊整联蛋白β6亚基全长cDNA的质粒为模板,PCR扩增得到β6LBD基因片段,经酶切消化处理后与同样酶切处理的原核表达载体pP_(RO)EX~(TM)HTb相连,构建原核表达质粒pP_(RO)/β6LBD,测序确认读码框正确后,将其转化感受态细胞 BL21 (DE3),IPTG诱导表达重组羊β6LBD融合蛋白.SDS-PAGE鉴定重组蛋白的表达并利用镍离子亲和树脂对其纯化,通过酶联免疫吸附试验(ELISA)和Western blot方法分析鉴定表达产物.成功构建了pPRO/β6LBD原核表达载体,实现了羊FMDV受体整联蛋白亚基β6LBD在大肠杆菌中的高效表达, SDS-PAGE显示其相对分子质量(Mr)约为33 kDa,重组蛋白主要以包涵体形式存在于菌体中.用本试验室保存的抗FMDV受体猪源整联蛋白β6亚基LBD的单克隆抗体进行ELISA 和Western blot检测,显示该单抗可与重组目的蛋白发生特异性反应,证明纯化后的蛋白与特异性抗体具有良好的特异性反应及抗原活性.为深入研究整联蛋白受体β6亚基在羊体内的分布及其在FMDV致病过程中的作用机制奠定了基础.     

血清4型禽腺病毒六邻体蛋白的原核表达及鉴定

通过原核表达的方法得到血清4型禽腺病毒的主要结构蛋白六邻体蛋白;根据GenBank中血清4型禽腺病毒六邻体蛋白的基因序列,设计一对特异性引物,利用普通PCR方法扩增得到hexon基因的全长序列。将PCR扩增得到的血清4型禽腺病毒六邻体基因片段,在其两端插入酶切位点后克隆至载体pMD18T中,经PCR鉴定和测序分析正确后,与原核表达载体pET-32 a进行连接,构建pET-32 a-hexon原核表达载体,并对其进行双酶切和测序鉴定。将构建成功的表达载体转化至BL21(DE3)中,用1 mmol/L的IPTG进行诱导表达,对得到的重组蛋白进行SDS-PAGE分析和Western Blot鉴定;经双酶切鉴定和测序鉴定,pET-32a-hexon原核表达载体构建成功,插入的六邻体蛋白基因片段大小为2 814 bp,在1 mmol/L浓度IPTG诱导3 h时重组蛋白表达量最高,且重组蛋白主要以包涵体形式存在于沉淀中。SDS-PAGE分析结果显示,融合蛋白分子量为118 ku。免疫印迹分析结果显示,融合蛋白可被抗FAdV-4的血清和HIS标签抗体特异性识别;成功表达了血清4型禽腺病毒的主要结构蛋白六邻体蛋白,且得到的重组蛋白具有良好的反应原性,可用于血清4型禽腺病毒的进一步研究中,为血清4型禽腺病毒病的预防和治疗奠定了良好的基础。     

毛果杨半胱氨酸蛋白酶基因PtCP3的基因克隆和原核表达分析

为研究毛果杨半胱氨酸蛋白酶基因PtCP3的酶学特征和生理功能,本实验对PtCP3进行了基因克隆和原核表达分析。从毛果杨(Populus trichocarpa Torr.Gray)中克隆得到半胱氨酸蛋白酶基因PtCP3,将其克隆至pMD-18T载体。进一步构建原核表达载体pET30a-PtCP3,并在大肠杆菌(Escherichia coli)中成功诱导表达重组蛋白,然后通过包涵体洗涤法对目的蛋白进行纯化。测序结果表明,PtCP3基因CDS序列全长1074 bp,含有木瓜蛋白酶的保守催化位点和组织蛋白酶B的保守结构域。序列分析结果显示,半胱氨酸蛋白酶基因PtCP3编码357个氨基酸,预测N-末端含有长度为27个氨基酸残基的信号肽序列,去除信号肽后蛋白酶大小为36.515 kDa,理论等电点为7.44。SDS-PAGE电泳结果显示,可以检测到大小约为42 kDa的目的条带,并可通过包涵体洗涤法在体外得到了高表达量、单一的重组蛋白PtCP3。     

羊口疮病毒安徽株121基因的原核表达与生物信息学分析

为了对羊口疮病毒(ORFV)安徽株121基因进行原核表达及生物信息学分析。以ORFV AH-F10株为模板对121基因进行PCR扩增,将扩增产物克隆至p GEX-6P-1原核表达载体,构建重组质粒p GEX-6P-1-121,并进行测序鉴定。经鉴定正确后的重组质粒转化至E. coli Rosetta感受态细胞进行IPTG诱导表达,并对重组蛋白的诱导条件进行优化,确定了ORFV 121重组蛋白表达的最佳条件。SDS-PAGE及Western-blot鉴定结果表明,重组蛋白大小约为60 ku,在Rosetta中高效表达,主要以包涵体形式存在且具有良好的反应原性。包涵体蛋白经过纯化后得到目的蛋白,将纯化蛋白与弗氏佐剂进行乳化后皮下注射6周龄的BALB/c雌鼠。每14 d后加强免疫1次,4次后收集小鼠血清。对收集到的血清进行Western-blot特异性鉴定,该抗体血清可以和阳性原核表达的ORFV 121蛋白进行特异性反应,表明成功制备鼠源多抗血清。利用生物信息学相关软件对目的基因编码蛋白的理化性质、信号肽、跨膜结构域、磷酸化位点、二级结构和B细胞表位进行预测。结果显示该蛋白等电点为8. 86,属不稳定的亲水性蛋白;预测有50个可能的磷酸化位点,无信号肽和跨膜结构域;二级结构中以无规则卷曲结构居多占62. 25%,α-螺旋、β-转角、延伸链分别占27. 81%,2. 98%,6. 95%;预测该蛋白存在8个潜在B细胞优势表位。成功表达了ORFV AH-F10 121蛋白并预测其生物学特性,为该蛋白结构与功能及ORFV致病机理的深入研究奠定基础。     

10株不同年代H9N2 AIV NA基因的克隆及序列分析

利用RT-PCR技术克隆了10株涵盖不同分离年代和不同毒力的H9N2亚型AIV的NA基因,序列分析表明,10株AIV的NA基因的核苷酸和推导的氨基酸同源性高,进化稳定。系统进化树分析表明,其NA基因都属欧亚大陆禽分支,H9N2流感病毒的分布与地域有相关性。其NA蛋白氨基酸序列潜在的糖基化位点以及氨基酸红细胞吸附位点出现的变化尚不能解释这些毒株生物学特性上的差别。但这些研究结果从理论上丰富了H9N2亚型禽流感的分子流行病学,也为进一步研究该类毒株的进化提供了依据。     

甘薯病毒G(SPVG)外壳蛋白基因的克隆、表达及其抗血清的制备

根据已报道的甘薯病毒G(Sweet Potato Virus G ,SPVG)外壳蛋白（CP）基因的核苷酸序列合成引物,利用RT-PCR方法克隆了SPVG河南分离物（SPVG-HN）的CP基因,序列分析表明,SPVG-HN CP基因由1065个核苷酸组成（GenBank登录号为DQ399861）,编码355个氨基酸残基。与GenBank中Egypt1(AJ515380)、LSU-1(AY178991)和LSU-3(AY178990)分离物的核苷酸序列相似性为98%左右,与中国广东分离物SPVG-CH（X76944）和SPVG-CH2（Z83314）的相似性分别为98.1%和85.5%。将CP基因克隆到原核表达载体pET-30a（+）上,SDS-PAGE分析表明,经IPTG诱导, CP基因在大肠杆菌BL21(DE3) pLysS中得到了高效表达。以表达的蛋白为抗原,免疫家兔,制备了SPVG外壳蛋白的特异性抗血清。间接ELISA检测结果表明,制备的抗血清可用于田间甘薯样品的检测。     

香菇GPX基因克隆及其在采后贮藏中的表达分析

以香菇（Lentinula edodes)为材料,对谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase,GPX）进行基因的鉴定、编码序列克隆、蛋白生物信息学分析以及基因表达模式分析。结果表明：成功鉴定并克隆1个LeGPX基因,该基因开放阅读框（Open reading frame,ORF） 621 bp,所编码蛋白包含206个氨基酸残基;系统发育分析显示LeGPX蛋白与小皮伞（Marasmius fiardii）和灰色果腐菌（Moniliophthora roreri）的GPX亲缘关系较近,同源比对结果显示LeGPX蛋白包含GPX特征序列和催化位点。生物信息学分析表明：LeGPX为亲水性不稳定蛋白,蛋白分子质量22.81 kD,理论等电点8.83;二级结构以无规则卷曲为主,不含信号肽和跨膜结构。通过原核表达和纯化成功获得了LeGPX可溶性蛋白,十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE）显示蛋白大小符合预期。荧光定量PCR分析表明,香菇褐变发生过程中LeGPX基因表达量快速上升,并且与菌盖相比,LeGPX在香菇菌柄部位表达更为活跃。     

大豆CML38-like基因的克隆及表达载体构建

类钙调蛋白(CaM-likeprotein,CML)在植物抵抗逆境中发挥了重要的作用,因此研究CML基因是植物抗逆分子育种的一个重要分子基础。本实验室在前期工作中筛选得到1个片段大小为264 bp的大豆CML基因,对该基因序列设计特异性引物,利用PCR技术对该基因进行扩增,并获得大小为264 bp的片段,利用无缝克隆技术连接到pMD18T载体上,获得克隆载体。通过对该基因的核苷酸序列分析,在NCBI上发现该基因序列与大豆Calcium-binding protein(CML38-like)基因序列相似度为98.53%。目前对CML38-like基因的功能还未见报道,本研究根据克隆测序得到的基因序列构建系统进化树并分析,随后对该基因的蛋白质二级结构和蛋白质三级结构进行预测,发现该基因可能对大豆抗旱有着一定的影响。最后通过克隆载体构建CML38-like基因的过表达载体以及RNA干扰表达载体。本研究为鉴定大豆CML38-like基因的功能和了解该基因对大豆的非生物胁迫反应的影响提供了理论依据。     

盐地碱蓬SsDHN基因的功能分析

脱水素(DHN)是一种在逆境下起重要作用的功能性蛋白。为了分析脱水素蛋白在抗盐碱方面的作用机制,本研究以从盐地碱蓬中克隆获得的脱水素(Ss DHN)基因为研究对象,对基因序列进行生物信息学分析,结果表明盐地碱蓬的脱水素蛋白为部分无序的亲水性蛋白,含1个S-片段和3个K-片段,属于SKn型脱水素蛋白。通过实时荧光定量PCR分析,结果表明碱蓬SsDHN基因受盐胁迫诱导表达。实验结果证明了Ss DHN蛋白通过自身的无序性,以及S、K片段等结构特性来抵抗盐胁迫。本研究为进一步深入研究SsDHN基因的抗逆机制提供了基础。     

杜仲EuGT2基因的原核表达及蛋白纯化

本研究以克隆所得杜仲(Eucommia ulmoides)EuGT2基因为基础,利用基因重组技术构建原核表达载体pMCSG19-EuGT2。重组载体转化到E.coli Rosetta(DE3)中,用0.05 mmol/L异丙基β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)在37℃下诱导6 h。使用镍-亚氨基二乙酸(Ni-IDA)亲和层析柱进行纯化,并用15%十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺(SDS-PAGE)凝胶电泳进行检测。研究结果表明,杜仲EuGT2基因在E.coli Rosetta(DE3)中得到成功表达,重组蛋白表达形式为部分包涵体、部分可溶性蛋白。经SDS-PAGE凝胶电泳检测,在相对分子质量约56 kD处有1条特异性蛋白条带,经质谱鉴定该特异性蛋白条带确为杜仲EuGT2蛋白。以上研究结果为后续研究杜仲糖基转移酶的功能提供了科学依据。     

枸杞LbCO基因的克隆与生物信息学分析

CONSTANS(CO)基因是高等植物叶片中光周期途径的关键成分,生物钟及光信号控制CO基因的表达。本研究以宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)品种之一‘宁杞7号’叶片为实验材料,通过转录组测序结果筛选,利用RT-PCR技术扩增得到‘宁杞7号’的CO基因cDNA全长序列,命名为LbCO。利用生物信息学手段对所获得的序列进行结果及功能预测,结果显示:LbCO基因的cDNA序列全长1224 bp,编码407个氨基酸,分子质量为44.83 k D,理论等电点pI=5.58,不稳定指数为39.66,是一种稳定的非分泌蛋白。该蛋白亚细胞定位于细胞核,二级结构中无规则卷曲占比最高(54.48%),其次为α-螺旋(28.99%)。系统进化分析表明枸杞LbCO蛋白与其它物种的CO蛋白具有较高的同源性,其中与辣椒属CO蛋白亲缘关系最近。本研究为后续进一步探讨该基因编码的蛋白在调控枸杞花期研究方面提供理论参考。     

玉米葡萄糖转运蛋白基因ZmGLUT-1表达特征分析及互作预测

葡萄糖转运蛋白（GLUT1）通过维持细胞膜两侧的葡萄糖浓度来维护细胞的稳定,在植物抗逆境方面起重要作用。从郑36自选系中克隆了1个GLUT1基因,暂时命名为ZmGLUT-1,该基因含有1 263bp的开放阅读框,编码420个氨基酸;对启动子顺式元件分析,发现该基因含有响应逆境胁迫、激素信号传导、光刺激应答等多种结合位点;蛋白序列分析表明,该蛋白属于疏水性蛋白,含有12个跨膜结构域,主要以α螺旋结构存在,亚细胞定位于质膜上;qRT-PCR结果表明该基因属于组成型表达基因,且在叶尖和胚中高表达,同时发现该基因受脱落酸（ABA）和PEG胁迫下调表达,而复水后表达虽有上升但无法达到正常水平;互作蛋白分析发现,或许ZmGLUT-1与互作蛋白构成调控网络,通过催化和跨膜转运糖类、脂质、激素等物质,来参与细胞代谢物的合成与降解,维护细胞的稳定性,以此来维护植物的生长发育。以上研究表明ZmGLUT-1基因与干旱胁迫和ABA诱导相关。     

玉米Zmcen基因的克隆、表达与生物信息学分析

为研究玉米Zmcen基因的特征及生物学功能,并对其编码蛋白结构与功能进行分析。以玉米c DNA为模板,将其构建到带有GST表达标签的原核表达载体p GEX-6p-1中,构建的重组载体p GEX-6p-ZmCen转化至大肠杆菌BL21(DE3),通过0.3 mmol/L IPTG在27℃下诱导表达20 h,获得了可溶性的GST融合蛋白。采用GST亲和层析柱对重组蛋白进行纯化,经12%SDS-PAGE电泳和GST标签抗体Western Blotting检测,鉴定为含有GST-Tag的融合蛋白,纯化的蛋白经Pre Scission Protease(PPase)过夜酶切切除GST标签,得到较纯的ZmCen蛋白;同时利用生物信息学的方法,解析ZmCen蛋白质的结构特征。结果表明,该基因定位于玉米第7#染色体上,全长基因含有6个外显子和7个内含子,519 bp的开放阅读框,编码172个氨基酸,分子量约为19.78 k Da,等电点为4.78。采用maize GDB数据库对玉米整个生命周期的表达水平进行分析表明,细胞分裂旺盛的部位,Zmcen基因的表达量较高。对16种植物进行系统发育树分析显示,Zmcen基因与水稻、小麦、拟南芥等的centrin基因同源性高达80.21%,该结果为探索Zmcen蛋白的未知生物学功能提供了线索。     

香樟IDI基因克隆及表达分析

为了克隆香樟异戊烯基焦磷酸异构酶(isopentenyl diphosphate isomerase,IDI)基因,并进行生物信息学分析,为香樟植物萜类化合物的生物合成研究提供基础。本研究以香樟植物为试样,在转录组测序数据的基础上设计引物,应用RT-PCR技术克隆香樟IDI基因,通过实时定量PCR方法检测IDI基因在香樟根、茎和叶中表达量,利用生物信息学方法对IDI基因编码的蛋白进行表征。结果表明,香樟IDI基因长度868 bp,开放读码框(ORF)为708 bp,编码235个氨基酸,编码蛋白的分子量为27.04 kD,等电点为5.13,蛋白的二级序列结构主要为α-螺旋。经预测香樟IDI是一个定位于细胞质,不含信号肽的亲水性稳定蛋白,具有异戊烯基焦磷酸异构酶的特征结构域。系统进化树分析表明,香樟IDI与野生型马来西亚蕉的亲缘关系较近。实时定量PCR结果表明,IDI在香樟茎中的表达量高于根和叶。本研究成功从香樟中克隆了IDI基因并进行了表征分析,为深入研究香樟IDI基因在萜类合成中的功能提供帮助。     

小麦(Triticum aestivum)蔗糖关键合成酶基因TaSPP2克隆与结构分析

磷酸蔗糖磷酸化酶(sucrose phosphate phosphatase,SPP)是蔗糖合成最后步骤的关键酶,在参与小麦(Triticum aestivum)蔗糖代谢转运和籽粒灌浆中起重要作用。为了在基因组DNA水平上揭示小麦SPP酶基因的结构特征,预测该基因所编码蛋白特性,本研究通过克隆小麦SPP酶全长基因,利用生物信息学方法,从基因结构、理化特性、进化关系、亚细胞定位、跨膜结构和二级结构等方面对该基因进行了预测和分析。结果表明:通过克隆、测序和拼接,获得小麦磷酸蔗糖磷酸化酶基因(TaSPP2),该基因全长2865 bp,包含8个外显子区和7个内含子区,被定位在小麦D基因组上。TaSPP2与粗山羊草(Aegilops tauschii)亲缘关系最近。该基因编码的蛋白分子量为47.19 kD,等电点为6.04,含有38处磷酸化位点,不含跨膜区,属于非分泌型亲水胞内蛋白。二级结构以无规则卷曲为主(45.02%),其次是α-螺旋占和延长链,无β-转角。本研究结果将为进一步验证和解析小麦TaSPP2基因的功能提供理论依据。