粳稻MYB蛋白家族的生物信息学分析

运用隐马尔柯夫模型(Hidden Markov model,HMM),对粳稻Oryza sativa L. ssp. japonica的蛋白质数据库进行搜索,共找到192个MYB蛋白同源序列,其中有126个R2R3-MYB蛋白,6个R1R2R3-MYB蛋白以及60个MYB相关蛋白(MYB-related protein).进一步分析所有粳稻的MYB蛋白基因在染色体上的分布,结果发现,MYB基因基本上是成簇分布的,在染色体1～8号特别明显.运用基于EM(Expectation maximization)算法的MEME程序,对MYB蛋白的功能域进行多序列比对分析,确定了R1、R2与R3结构域在每个位置上最大可能氨基酸的频率.此外,还对水稻中的MYB蛋白家族作了初步的进化分析.     

基因组水平上水稻受体激酶基因家族的生物信息学分析

 对已完成全序列分析的籼稻(北京基因组信息中心,BGI)和接近完成全序列分析的粳稻(国际水稻基因组测序计划,IRGSP)的蛋白质数据库进行两步HMM(hidden markov model)模式匹配搜寻,在基因组水平上分别获得籼稻和粳稻受体激酶5个基因家族的成员序列共643和701个,对粳稻受体激酶进行了详细的生物信息学分析。对粳稻和籼稻的同源比较分析表明,受体激酶基因存在非常强的保守性,但不同基因在基因组水平上可能存在不同水平的扩增。对Swissprot数据库的同源分析表明,这些基因是植物特有的受体激酶。搜     

草鱼MKLN1基因可变剪接和微卫星序列的多态性

MKLN1基因编码的muskelin蛋白主要通过其羧基端的kelch重复结构域与其它蛋白形成复合物行使功能。通过分析草鱼鳃组织的基因转录谱,发现其中的MKLN1基因存在(CT)15的微卫星序列,通过检测3个不同的草鱼种群,又发现(CT)9、(CT)10、(CT)11和(CT)13 4种多态性序列。通过克隆该段MKLN1基因组序列并与斑马鱼和红鳍东方鲀的MKLN1基因组序列比较,发现克隆得到的草鱼基因序列是由一个内含子和两个外显子组成,共编码144个氨基酸。通过进一步调查不同组织该基因的转录本,发现存在内含子剪接和内含子未被剪接的两个转录本。由于内含子序列未被剪接的转录本在内含子中存在TGA终止密码子,导致MKLN1基因翻译提前终止,翻译产物为失去部分kelch结构域的muskelin蛋白。相对于内含子正常剪接的转录本,没有被剪接内含子的转录本在各种组织中的表达量要明显低得多。简而言之,本研究发现了草鱼MKLN1转录本中的微卫星序列是来自未被剪切的内含子,而未被剪切的内含子导致该转录本编码部分kelch结构域缺失的muskelin蛋白。研究亮点:目前对于可直接锚定功能基因的I型微卫星标记研究很少。本文首次发现M...     

拟南芥和水稻cystatin基因家族的生物信息学分析

利用已经分离的植物半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)基因的cystatin结构域为检索序列在基因组水平上对拟南芥和水稻中的cystatin基因家族的成员进行分析;同时利用这些基因编码的蛋白质序列构建系统发生树,并对这些蛋白序列的保守序列进行分析;最后在GenBank的EST数据库中查找这些基因的ESTs表达序列。结果表明:1结合结构域的鉴定、多序列联配以及MEME分析最终确定了7个拟南芥和11个水稻的cystatin基因。2系统发生分析表明,cystatin基因的基本特征很可能是在拟南芥和水稻的分离之前就已经形成。3 cystatin结构域在蛋白质间高度保守。4拟南芥和水稻的cystatin基因主要在花、叶、根、种子和愈伤组织中表达,这有助于植物避免昆虫的侵害。     

水稻PHD锌指蛋白cDNA的克隆及其表达分析

利用cDNA-AFLP分析籼稻明恢86应答稻纵卷叶螟取食基因差异表达,发现1个与植物同源结构域(PHD)锌指蛋白高度同源的TDF,分离获得该TDF对应的粳稻全长cDNA.该全长cDNA与籼稻、玉米、蓖麻、葡萄、拟南芥和大豆等作物PHD锌指蛋白推定氨基酸序列的同源性分别为98.43%、86.01%、54.58%57.02...     

蚤状溞（Daphnia pulex）基因组中MDM2/4类似蛋白及其编码基因的特征

【目的】验证蚤状溞基因组是否存在与人类原癌基因MDM2/4同源或相似的基因,为拓展蚤状溞作为模式生物在生物医学领域中的应用奠定基础。【方法】在GenBank中同源搜索蚤状溞MDM2/4基因及其编码蛋白,利用生物信息学工具软件对其基因结构、转录本序列、编码蛋白的性质和结构等进行生物信息学分析。【结果】用BLASTp程序在GenBank蛋白非冗余数据库中对编码的氨基酸序列进行搜索,获得了蚤状溞基因组编码的MDM2/4类似蛋白,并分别命名为DAPPU_mdm2_like和DAPPU_mdm4_like。根据EST序列确定蚤状溞MDM2/4类似基因仅有5个外显子。BLAST比对搜索、亚细胞定位预测、功能结构域分析及同源模建预测结果表明,DAPPU_mdm2_like和DAP-PU_mdm4_like可能是MDM2/4的同源蛋白,DAPPU_mdm2_like的结构功能域含有1个ZnF_RBZ结构域（氨基酸135~159）、1个RING结构域（氨基酸250~290）和RING结构域重叠部分序列形成的另一个ZnF_RBZ结构域（氨基酸269~293）;DAPPU_mdm4_like氨基酸222~263可能是一个RING结构域。利用Needleman-Wunsch双序列全局比对工具比对,发现DAPPU_mdm4_like与DAPPU_mdm2_like具有28.6%的序列一致性和40.4%的相似性。【结论】蚤状溞基因组可能存在MDM2和MDM4的分化。     

家蚕中Brown候选基因的克隆及序列分析

Brown是一种色素运输载体基因(ABC transporters),与色素颗粒形成与转运相关,对昆虫的眼色形成有着重要影响.根据果蝇中Brown蛋白氨基酸序列,在家蚕数据库Silk DB中进行相似性搜索,并结合cDNA末端快速扩增技术(RACE)获得家蚕brown候选基因的cDNA序列,全长1887 bp,开放阅读框(ORF)大小为1797 bp,编码598个氨基酸残基,该基因组DNA含有外显子11个,且起始密码子在第1个外显子内.预测蛋白序列有典型的ABC_ trans和ABC2_ membrane结构域,同源性分析表明,编码的蛋白序列归类至ABC_trans家族中的Brown蛋白亚族.     

核盘菌基因组微卫星序列分析

利用已经公布的核盘菌基因组测序结果,对已有的核盘菌基因组中SSR的类型、大小及分布等数据进行统计分析.在核盘菌基因组内发现1 693个SSR序列,其中出现频率最高的为6碱基和4碱基的SSR序列,分别达到577次和449次,1碱基、3碱基和5碱基的SSR则分别出现97、180、57次.其中有340个SSR序列出现在308个基因内.大多数基因(284个基因)都只含有1个SSR,占含SSR基因总数的92.21％; 17个基因中含有2个SSR,6个基因中含有3个SSR,含4个SSR的基因只有1个.在基因序列内,出现最多的是3碱基与6碱基的SSR,这表明较之基因间区,在选择压力下基因内SSR多趋向于密码子的整数倍,这与其他物种的分析结果一致.为了解含有较多SSR序列与核盘菌基因功能的关系,将含2个以上SSR的基因预测蛋白序列根据NCBI网站CDD软件进行比对发现,24个基因只有6个具有保守的蛋白结构域,且这些结构域多与转录、DNA修复有关.     

犬弓首蛔虫MUC-1基因的克隆及序列分析

为研究犬弓首蛔虫(Toxocara canis,T.canis)黏蛋白1基因(Tc-MUC-1)的分子特征,该试验根据犬弓首蛔虫基因组数据库中的Tc-MUC-1基因序列设计引物,通过PCR技术克隆Tc-MUC-1全长基因,并进行多重序列比对和种系发育进化树分析.结果发现该基因全长为531 bp,编码176个氨基酸.功能结构域分析发现Tc-MUC-1蛋白包含1个由11个STSSSSA重复序列构成的Mucin结构域和2个ShKT结构域; GO分析显示具有蛋白质结合和金属离子结合功能;多重序列比对发现Tc-MUC-1与T.canis的其余4个黏蛋白(Tc-MUC-2-Tc-MUC-5)均含有2个由36个氨基酸组成的ShKT结构域;种系发育进化树分析显示Tc-MUC-1与双胃线虫(Pristionchus pacificus; GenBank No. PDM76930)和秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans; GenBank No. NP491509)进化关系较近.     

毛果杨全基因组ANK基因的鉴定及表达分析

锚蛋白重复序列(ankyrin repeats)是普遍存在于生物体中的介导蛋白与蛋白相互作用的一种结构域。具有这种结构域的蛋白参与转录的启动、细胞周期的调控、细胞骨架系统的形成及离子的运输和信号转导。利用生物信息学方法,以杨树最新基因及蛋白序列为基础,通过对毛果杨全基因组中ANK基因的鉴定,获得较为完整的ANK家族信息。同时,对该家族成员的分类、进化、定位、结构和表达进行全面分析,为下一步研究ANK基因的功能提供重要的生物信息依据。     

水稻培矮64S(PA64S)基因组BAC文库的构建与分析

9311和培矮64S(PA64S)分别是我国超级杂交稻两优培9(LYP9)的父母本,9311的基因组已由北京基因组研究所测序,而PA64S至今仍无任何可供公众使用的基因组资源,对PA64S基因组的研究将有助于对9311和PA64S这对亲本基因组的比较研究和其上优良基因的克隆,为LYP9的基因组研究提供帮助。以水稻PA64S的幼嫩叶片作为材料,为该品种构建了第一个高覆盖率、高质量的BAC文库。该文库一共有37 632个克隆,平均插入片段为138 kb,覆盖水稻全基因组12倍左右,空载率仅为1.5%,线粒体和叶绿体污染率仅分别为0.35%和1.85%。该文库克隆被存放于98个384孔板中并储存在-80℃冰箱中,将作为公共基因组资源向研究者开放。     

水稻DnaJ蛋白的生物信息学分析

DnaJ蛋白是一类很大的蛋白家族,因含有保守的DnaJ结构域而得名。本文对水稻DnaJ蛋白进行了生物信息学分析表明,水稻中共有101个DnaJ蛋白,分为典型的三大类。通过表达证据搜索发现,除了11个基因没有表达证据外,其他基因在水稻中都有表达。此外,对水稻的DnaJ蛋白家族进行了初步的进化分析。     

苹果bZIP转录因子家族生物信息学分析及其在休眠芽中的表达

【目的】鉴定苹果（Malus×domestica Borkh.）基因组上的bZIP基因（MdbZIP）,为研究苹果bZIP转录因子提供相关信息以及在芽休眠过程中的调控作用提供理论参考。【方法】通过Pfam下载bZIP隐马尔科夫模型bZIP_1（PF00170）与bZIP_2（PF07716）,利用HMMER 3.0鉴定苹果bZIP基因。使用Clustal Omega、MEGA6.0、MapInspect、DNAMAN 6.0和MEME4.10.2等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析。采用Microarray分析与qRT-PCR技术检测苹果bZIP基因在不同处理下及其在高需冷量品种与低需冷量品种中的表达情况。【结果】鉴定得到120个苹果bZIP基因,与拟南芥的系统进化树分析将苹果bZIP分为10个亚家族（A-I和S）。染色体定位分析显示,109个苹果bZIP不均匀分布于17条染色体上,其中,11个基因无匹配的染色体定位。8号染色体上分布最多（13个）,1号染色体分布最少（1个）,一些染色体区域基因密度较高。基因结构分析表明,MdbZIP基因家族外显子数量0-23个,其中23个基因无内含子,分布于F亚家族（4）与S亚家族（19）,基因结构进化高度保守。保守元件分析表明,MdbZIP基因家族包含30个保守元件：元件1为bZIP保守结构域;在D亚家族发现的元件10与G亚家族发现的14为已知元件,另外多数元件功能未知。通过Microarray分析显示,多个MdbZIP均可能与芽休眠的解除相关。qRT-PCR结果显示在不同品种中A亚家族8个MdbZIP均呈现出ABA诱导表达,而D亚家族中随着冷处理时间延长,在需冷量不同的品种中出现多种表达模式。【结论】苹果bZIP基因家族结构高度保守,在ABA与冷处理下呈现不同表达模式,可能参与调控苹果芽休眠进程。     

大白菜ACA基因家族的全基因组鉴定与表达分析

【目的】通过对大白菜ACA（Ca²⁺-ATPase）基因家族鉴定与表达分析,研究其家族基因间的共性与特性,为进一步揭示ACA家族进化关系提供数据支撑,为深入解析BraACAs在低温胁迫、盐胁迫以及自交不亲和方面的功能研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥ACA基因家族,同源比对出大白菜ACA基因家族,利用在线软件Expasy预测其分子量、理论等电点等理化性质;采用MEGA 5.0软件构建系统进化树;运用在线软件GSDS 2.0绘制基因结构图谱;TBtools对其染色体定位;McscanX软件进行拟南芥与大白菜ACA家族基因共线性分析;利用在线软件PlantCARE预测大白菜ACA基因家族启动子元件;通过在线工具Pfam和MEME进行蛋白保守结构域分析;利用qRT-PCR技术检测BraACAs在不同组织、非生物胁迫和自交异交授粉后的表达量。【结果】大白菜ACA基因家族有18个基因成员,分布在大白菜10条染色体上;根据进化树关系分成4组,分别包含3、4、4和7个成员;蛋白结构域分析显示,有13个成员包含N端自抑结构域。qRT-PCR结果表明,BraACAs主要在花与果荚中高表达;低温胁迫下,Bra002762与Bra035649表达量总体上调;盐胁迫下,Bra031701表达量显著上调;自交和异交授粉中,Bra003276和Bra024117差异性表达。对Bra002762、Bra035649、Bra031701、Bra003276和Bra024117亚细胞定位分析,发现这些基因均定位在细胞质膜上。【结论】大白菜ACA家族基因蛋白结构均含有4个ACA基因特有的高度保守结构域。该家族在大白菜不同组织中表达模式不同,5个ACA家族基因成员编码蛋白定位于细胞膜上,其中Bra002762、Bra035649、Bra031701与低温和盐胁迫响应有关;Bra003276和Bra024117与自交不亲和性相关。     

家蚕sirtuin家族基因的鉴定及系统发生与表达芯片分析

【目的】鉴于sirtuin家族基因重要而多样性的功能,从家蚕全基因组中鉴定sirtuin家族基因,并进行基因结构、蛋白结构及其理化性质、基因进化、组织表达芯片分析及在不同组织中的定量表达情况分析,为研究家蚕sirtuin家族基因的功能和推动家蚕模式生物系统化的研究奠定基础。【方法】基于家蚕基因组数据库,通过生物信息学手段,利用比较基因组学方法,鉴定家蚕sirtuin家族成员;开放阅读框（ORF）的预测用ORFfinder进行;使用SIM4进行ORF的内含子和外显子的预测;用GSDS和ExPaSy在线工具分别进行基因结构图和蛋白序列理化性质的预测;用CLUSTAL_X软件进行多序列联配及对其二级结构进行分析,并用ESpript进行二级结构作图;使用SMART在线软件进行蛋白功能域预测;MEGA5.0软件用于系统发生树分析;利用已有的家蚕幼虫5龄第3天的芯片数据进行组织表达分析;利用荧光定量PCR技术检测家蚕sirtuin家族基因在5龄第3天幼虫不同组织中的表达情况。【结果】系统分析鉴定了家蚕中存在的5个sirtuin家族基因（Bmsirt2、Bmsirt4、Bmsirt5、Bmsirt6、Bmsirt7）,共分为4类（I、II、III、IV）。5个基因分布在家蚕5条染色体上,均为单拷贝基因。基因结构分析显示5个基因均为多外显子基因。同源比对和系统进化分析发现家蚕的sirtuin家族基因与类群中其他昆虫的同源基因形成明显的直系同源关系且高度同源,同样不含有sirt3。蛋白结构预测发现家蚕的sirt6与其他物种的sirt6蛋白一样含有两个sir2结构域聚在一起。组织表达芯片分析发现,sirtuin家族基因在多个组织中具有转录活性。荧光定量PCR检测结果显示家蚕的Bmsirt4在脂肪体、丝腺中低表达;Bmsirt5在精巢、中肠中高量表达,在脂肪体、血液、丝腺中低量表达,与芯片数据基本一致。【结论】通过全基因组分析,家蚕共有5个sirtuin家族成员,进化上分为4类,且与其他昆虫高度同源,芯片数据和实时荧光定量 PCR 结果基本一致,分析表明组织表达模式具有多样性。     

Bioinformatics and Expression Analysis of the LIM Gene Family in Apple

【Objective】 In order to lay a basis for the further functional research and application of MdLIM genes, this study were carried out to analyze the bioinformatics (e.g promoter action element, conserved domain, gene clustering, gene structure, chromosome localization) and expression of the LIM gene family in apple. 【Method】Based on the apple genome database GDR and PLAZA, the members of LIM gene were identified. The MdLIM amino acid sequence prediction, subcellular localization prediction, LIM domain analysis, and phylogenetic tree the gene structure were completed by ExPASy Proteomics Server, Cell-PLoc, CD-Search Tool, MEGA7, and GSDS, respectively. In addition, the expression pattern of MdLIM genes in different tissues and in peels with different degree of fruit russeting in samples was analyzed by real-time qRT-PCR.【Result】A total of eleven MdLIM genes were identified from apple genome. These MdLIM proteins contained 96-222 amino acid residues with isoelectric points ranging from 6.14 to 9.01. The results of subcellular localization showed that the apple LIM proteins were distributed in the nucleus. Analysis of promoter showed these 11 MdLIM genes contained cis-acting elements related to hormone responses, environmental adaptability and adversity induction. Conserved domains showed that ten MdLIM proteins had double LIM domains except MdLIM8. According to the phylogeny relationship, MdLIM genes were divided into four categories. The expression patterns of the 11 MdLIM genes in flowers, leaves, fruit peels and stems were determined by real-time RT-PCR, and the results showed that their diverse and specific expression could be detected in all of the four tissues, suggesting that they might play different roles in different tissues. 【Conclusion】Eleven MdLIM genes were identified from the whole genome of apple, and they could be divided into four groups, and distributed on 7 chromosomes with diverse and specific tissues expression patterns.     

苹果LIM基因家族生物信息学及表达分析

【目的】在苹果全基因组中鉴定LIM,通过分析启动子作用元件、保守结构域、基因聚类、基因结构、染色体定位以及组织表达模式,为研究和利用苹果LIM奠定基础。【方法】利用苹果基因组数据库GDR和PLAZA,获得苹果LIM家族成员并进行编号。苹果LIM蛋白氨基酸序列的基本信息通过ExPASy Proteomics Server进行预测,利用Cell-PLoc进行亚细胞定位预测,利用CD-Search Tool进行LIM结构域分析,采用MEGA 7软件构建进化树,采用GSDS绘制基因结构,并利用TBtools软件对鉴定得到的MdLIM进行染色体定位,通过实时荧光定量RT-PCR对MdLIM的组织表达进行分析,并利用SPSS 18.0软件分析差异显著性。【结果】共鉴定得到11个苹果LIM家族成员,这些MdLIM蛋白包含96—222个不等的氨基酸残基,等电点分布在6.14—9.01。亚细胞定位结果显示,MdLIM蛋白在细胞核中均有分布。启动子作用元件分析表明,11个MdLIM启动子上分布有响应激素、环境适应性和逆境诱导的元件。蛋白保守结构域分析表明,11个MdLIM蛋白中除MdLIM8具有单LIM结构域外,其余10个均具有双LIM结构域。根据聚类分析结果可将MdLIM分为4组。染色体定位结果显示,MdLIM分布在苹果17条染色体中的7条,且MdLIM在7条染色体上的分布不均匀。花、叶、果皮和茎中的实时荧光定量RT-PCR结果显示,4个组织中均能检测到MdLIM的表达,且表达量具有一定差异。【结论】苹果LIM基因家族包括11个成员,进化上可分为4组,11个基因分布于7条染色体上,在不同组织中的表达具有多样性和特异性。     

杨树磷酸肌醇特异性磷脂酶C基因家族鉴定与分析

为了对已测序杨树Populus trichocarpa Torr.Gray中磷酸肌醇特异性磷脂酶C(phosphoinositidespecific phospholipase C,PI-PLC)家族基因进行系统分析,利用杨树基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定杨树PI-PLC家族基因的基因结构、染色体定位和编码蛋白,通过蛋白序列比对进行进化和分类分析。结果表明,杨树中含有7个PI-PLC家族基因,含有8~10个外显子,分布于杨树的4条染色体上。MEME和Pfam保守结构域分析显示,杨树PI-PLC蛋白均含有4个保守的EF、X、Y和C2结构域。蛋白质进化树分析结果表明PI-PLC可分为2个亚家族。     

葡萄霜霉菌糖基水解酶基因家族的生物信息学分析

【目的】分析预测葡萄霜霉菌糖基水解酶（Glycoside hydrolases,GHs）基因家族,为深入研究GHs基因在葡萄霜霉菌致病过程中的作用机理提供理论依据。【方法】利用SignalP 5.0 Server、Cluster W、MEGA 6.0和MEME等生物信息学相关软件对已发表的葡萄霜霉菌全基因组60个GHs基因的基本特征、基因组分布特点及其编码蛋白保守基序、结构域和亚细胞定位等进行生物信息学分析。【结果】葡萄霜霉菌60个GHs基因编码的蛋白长度在128~774 aa,且大部分集中在200~500 aa,其中53个蛋白具有信号肽,蛋白质分子量在14.90~85.45 kD,理论等电点（pI）在3.85~10.39;这些基因在基因组中分布不均匀,其中有27个GHs基因存在串联重复和成簇聚集分布现象,数目最多的3个GHs家族（GH131、GH17和GH6）集中分布在7个scaffold中;序列比对和系统发育进化树分析发现,串联重复和成簇聚集分布的GHs基因处于同一个分支中;motif富集分析发现3个不同的motif,且motif2在葡萄霜霉菌GH6、GH17和GH131等3个家族基因中保守,结构域分析推测大部分GHs家族基因均参与细胞壁的生物过程;亚细胞定位预测结果表明,有53个GHs蛋白定位于细胞外,3个定位在细胞质内,4个定位于线粒体上。【结论】葡萄霜霉菌在侵染寄主的过程中可能会分泌多种GHs酶类来破坏细胞壁的结构,以帮助其在寄主植物中成功定殖。