基于分子对接技术的拟南芥植酸酶的水解特性

采用生物信息学、同源建模、分子对接等方法,对拟南芥植酸酶(ATMINPP)的功能结构及其与植酸的分子对接模式进行了预测。结果表明:ATMINPP由487个氨基酸组成,其二级结构由18个α螺旋、6个β折叠、伸展片段和无规则卷曲等4个主要部分构成;保守半胱氨酸在螺旋结构之间形成4个二硫键;ATMINPP蛋白有2个结构域(α/β–结构域和α–结构域),活性位点位于2个结构域的中间;对接时,带负电的植酸结合在ATMINPP带正电的亲水性口袋内;保守序列RHGARYP中的His 66对植酸氢键所结合的磷酸基团进行亲核攻击,形成中间复合物,中间复合物水解得到磷酸和磷酸肌醇衍生物,His 343为解离基团氧原子提供质子,使得磷酸基团解离。     

斑翅果蝇Orco基因的生物信息学分析

对斑翅果蝇非典型嗅觉受体(Orco)基因的理化性质、亚细胞定位、跨膜结构、信号肽、磷酸化位点、保守结构域、亲疏水性、蛋白功能、二级和三级结构及同源进化等进行分析.结果显示,斑翅果蝇Orco基因编码的蛋白质有486个氨基酸,相对分子质量为54 271.14 u,等电点为8.69.亚细胞主要定位于其他细胞器,不属于分泌蛋白;无信号肽序列,有7个跨膜结构和1个Pfam 7tm_6的结构域;Orco蛋白的二级结构中,α螺旋占50.21%,直链延伸占20.16%,β转角占8.64%,无规则卷曲占20.99%;三级结构主要由α螺旋和无规则卷曲缠绕折叠形成.     

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。     

黑曲霉内切β-木聚糖酶三维结构模建及分子进化分析

内切β-木聚糖酶是一类木聚糖降解酶，对黑曲霉来源的内切β-木聚糖酶核酸序列进行序列比对，构建进化树；采用同源模建方法模建内切β-木聚糖酶的三级结构，并预测内切β-木聚糖酶的二级结构。进化树将内切β-木聚糖酶分成3个组：第1组和第2组的3-D结构相似，而第3组的3-D结构和前2者差别较大。第1组合有1个α-螺旋和13个β-折叠二级结构，二硫键位于Cysf119和Cysm之间；第2组合有1个α-螺旋和13个β-折叠二级结构；第3组合有13个α-螺旋、3个3，10-螺旋和9个β-折叠二级结构，二硫键位于Cys281和cys287之间，而且第3组还含有一个复杂的β-α-β结构域。该研究为黑曲霉内切β-木聚糖酶的结构，功能和蛋白质工程研究提供了一定的理论基础。     

枸杞木虱ORCO基因及其编码蛋白的生物信息学分析

枸杞木虱是枸杞的重要害虫之一,利用生物信息学软件对该虫非典型气味受体(ORCO)基因进行分析,可为进一步研究验证枸杞木虱ORCO基因的嗅觉相关功能提供理论基础。对枸杞木虱ORCO基因及其编码蛋白进行理化性质、序列特性、结构预测、进化关系等生物信息学分析。结果表明:枸杞木虱ORCO基因编码450个氨基酸,相对分子质量51.25 KD,等电点为6.32;亚细胞主要定位于其他细胞器,不属于分泌蛋白,不存在信号肽;有7个跨膜结构,Pfam:7tm_6结构域和Pfam:7tm_7结构域各1个;平均疏水性为0.254,属于疏水性蛋白;编码蛋白的二级结构中,α螺旋、直链延伸、β转角、无规则卷曲分别占54%、17.78%、3.78%和24.44%,三级结构主要由α螺旋和无规则卷曲缠绕折叠形成;进化树结果表明,枸杞木虱的ORCO基因与半翅目蚜科昆虫聚为一支。本研究的枸杞木虱ORCO基因生物信息学分析结果,为研究验证该基因及其编码蛋白在枸杞木虱取食、交配和产卵等过程中所发挥的作用提供了理论基础。     

华山松大小蠹谷胱甘肽S-转移酶基因DaGSTe1的克隆与表达

【目的】克隆华山松大小蠹谷胱甘肽S-转移酶基因的全长序列,并对其序列特征及不同发育时期的表达规律进行研究,以揭示谷胱甘肽S-转移酶在华山松大小蠹克服寄主抗性及物质转运过程中的分子调控机制。【方法】采用RT-PCR和RACE克隆华山松大小蠹谷胱甘肽S-转酶基因全长cDNA序列,用实时荧光定量PCR检测该基因在华山松大小蠹幼虫、蛹和雌雄成虫中的表达情况。【结果】获得cDNA全长为973bp的华山松大小蠹谷胱甘肽S-转移酶基因,并命名为DaGSTe1(GenBank登录号:KJ637332),其编码一个由218个氨基酸组成的多肽,分子质量约为23.567ku,理论等电点为7.90。华山松大小蠹DaGSTe1与山松大小蠹DpGSTe1氨基酸序列的相似度最高,达94%。根据对系统发育树的分析推测,DaGSTe1属于Epsilon类谷胱甘肽S-转移酶。DaGSTe1蛋白三维结构包括一个N端结构域和一个C端结构域,其中N端结构域包括典型的4个β片层和3个α螺旋(β1α1β2α2β3β4α3),C端结构域包括5个α螺旋(α4α5α6α7α8)。DaGSTe1基因在华山松大小蠹不同发育期均有表达,其中在雄性成虫中的表达量最大,为幼虫和蛹的8倍,雌性成虫的4倍。【结论】克隆得到了华山松大小蠹谷胱甘肽S-转移酶家族基因DaGSTe1,推测该基因具有降解寄主毒素的作用,而且参与华山松大小蠹雄性特异性激素的转运过程。     

小反刍兽疫病毒P基因的克隆及其结构与功能分析

 【目的】对小反刍兽疫病毒P基因进行克隆,并对其结构和功能的关系进行分析,为研究小反刍兽疫病毒P蛋白的功能及其在病毒增殖过程中的作用奠定基础。【方法】利用RT-PCR的方法对小反刍兽疫P基因全长进行克隆,通过生物学软件对其核苷酸序列和氨基酸序列进行了比对,利用I-TASSER进行三级结构预测,然后分析其结构和功能之间的关系。【结果】P基因和MV、CDV、RPV、DMV和PDV的P基因的相似性分别为62.9%、63.3%、64.4%、65.1%和60.4%,氨基酸的相似性分别为45.9%、46.2%、50.6%、50.3%和47.0%。三级结构表明该蛋白由3个结构域构成,中间是由多个α-螺旋构成的结构域,主要行使与L大蛋白和RNA结合的功能,两边分别是N-端和C-端结构域,C-端结构域含有3个α-螺旋,分别位于458—468aa、492—499aa和503—505aa位,主要作为N蛋白α-螺旋的结合位点。【结论】本研究成功地克隆小反刍兽疫病毒P基因,分析和预测了p蛋白的结构和功能的关系,为其进一步的生物学功能研究及其应用奠定了基础。     

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。     

鸡内源性抗菌肽LEAP-2的生物信息学分析

为了解鸡内源性抗菌肽LEAP-2的基本信息,根据鸡LEAP-2的氨基酸序列,通过软件对鸡LEAP-2的生物信息学进行分析。结果表明,鸡LEAP-2由20种氨基酸构成,等电点为9.86,分子量为8 835.65 u,为不稳定的疏水蛋白,定位于细胞核内,有1个跨膜区和1个信号肽,有2个糖基化位点和8个磷酸化位点,二级结构由α螺旋、延伸链、β折叠和无规则卷曲组成,三级结构和功能结构域类似于人LEAP-2,存在多个抗原表位,根据系统进化树推测,鸡LEAP-2与日本鹌鹑LEAP-2进化关系最近。研究结果为鸡抗菌肽LEAP-2的深入研究提供了信息基础。     

湖羊SPLUNC1基因序列的生物信息学分析

以湖羊SPLUNC1基因为研究对象,利用生物信息学方法对其编码的蛋白进行理化性质、信号肽、跨膜区域、亚细胞定位、二级结构、三级结构、保守区域分析,并构建系统发育树。结果表明,湖羊SPLUNC1蛋白的分子量为26.53 ku,理论等电点为5.07。SPLUNC1蛋白N端存在信号肽,亚细胞定位在细胞外。SPLUNC1蛋白质的二级结构主要为α螺旋和无规则卷曲。该蛋白由4股反平行的肽段形成的β折叠片和2个α螺旋组成的桶形结构域组成。系统发育树分析表明,湖羊的SPLUNC1蛋白在山羊、牛、猪、人、小鼠中,与山羊首先聚为一类,后与牛聚为一类,这与动物学分类结果一致。     

康宁木霉cbh2基因的克隆与结构特征分析

克隆得到了康宁木霉AS3.2774的cbh2基因组DNA及cDNA,序列测定表明:基因组DNA全长1583 bp,cDNA全长1413 bp。对比cbh2基因组DNA序列与cDNA序列,证明该基因由4个外显子组成,被3个内含子间断隔开,编码470个氨基酸的多肽。利用Predictprotein软件预测,该蛋白由9个α螺旋结构和10个β折叠结构及其他结构组成,并对其纤维素结构区、2个糖苷水解酶家族6的特征结构区、信号肽等特征性结构区进行了定位。     

烟草甘露糖结合凝集素基因的克隆及序列分析

为了对植物抗病虫基因工程研究提供依据,以辣椒凝集素基因为探针,通过电子克隆方法从烟草栽培品种K326中克隆甘露糖结合凝集素基因,并对其进行了序列分析。结果表明:从烟草栽培品种K326中克隆出NtMBL1、NtMBL2和NtMBL33种甘露糖结合凝集素基因;3种凝集素cDNA序列均包含完整的开放读码框,编码298个氨基酸,具备B-凝集素结构域,与辣椒凝集素蛋白的一致性较高。经SWISS-MODEL同源模建分析,NtMBL1、NtMBL2和NtMBL3的蛋白模型由8～9个β片层组成的β桶结构,具有与单子叶植物甘露糖结合凝集素相似的空间结构。     

Atomic view of a toxic amyloid small oligomer

Amyloid diseases, including Alzheimer's, Parkinson's, and the prion conditions, are each associated with a particular protein in fibrillar form. These amyloid fibrils were long suspected to be the disease agents, but evidence suggests that smaller, often transient and polymorphic oligomers are the toxic entities. Here, we identify a segment of the amyloid-forming protein αB crystallin, which forms an oligomeric complex exhibiting properties of other amyloid oligomers: β-sheet-rich structure, cytotoxicity, and recognition by an oligomer-specific antibody. The x-ray-derived atomic structure of the oligomer reveals a cylindrical barrel, formed from six antiparallel protein strands, that we term a cylindrin. The cylindrin structure is compatible with a sequence segment from the β-amyloid protein of Alzheimer's disease. Cylindrins offer models for the hitherto elusive structures of amyloid oligomers.     

乙酰辅酶A羧化酶的结构·功能及基因的研究进展

乙酰辅酶A羧化酶（Acetyl-CoA carboxylase,ACCase）属于生物素包含酶类型Ⅰ,在生物体内催化乙酰辅酶A形成丙二酰辅酶A。在植物中乙酰辅酶A羧化酶主要有异质型和同质型2种;在动物中乙酰辅酶A羧化酶属同质型,分为ACC1和ACC2 2种类型。主要介绍了分布于双子叶植物以及非禾本科单子叶植物的质体中的异质型ACCase的亚基组成、结构、功能及其编码基因。ACCase由生物素羧化酶（Biotincarboxylase,BC）亚基、生物素羧基载体蛋白亚基（Biotincarboxyl Camer Protein,BCCP）、羧基转移酶的α-CT亚基和β-CT亚基4种亚基构成,有3个功能结构域,即BC功能结构域、BCCP功能结构域以及CT功能结构域。除β-CT亚基由质体基因编码外,其他亚基由核基因编码,在细胞质中合成后转运到质体中组成功能蛋白,参与脂肪酸的合成。     

Structure of PTB bound to RNA: specific binding and implications for splicing regulation

The polypyrimidine tract binding protein (PTB) is a 58-kilodalton RNA binding protein involved in multiple aspects of messenger RNA metabolism, including the repression of alternative exons. We have determined the solution structures of the four RNA binding domains (RBDs) of PTB, each bound to a CUCUCU oligonucleotide. Each RBD binds RNA with a different binding specificity. RBD3 and RBD4 interact, resulting in an antiparallel orientation of their bound RNAs. Thus, PTB will induce RNA looping when bound to two separated pyrimidine tracts within the same RNA. This leads to structural models for how PTB functions as an alternative-splicing repressor.     

绿竹与毛竹纤维素合成酶(CesA)的生物信息学分析

纤维素是竹细胞壁的主要组成成份,其存在形式--小微纤丝是由纤维素合成酶(CesA)催化作用得到的36根β-1,4糖苷链结晶而成.以GeneBank数据库中已登陆的完整竹类蛋白序列为分析对象,对其进行系统进化、物理性质、跨膜结构和二级结构的生物信息学分析.结果表明:(1)绿竹和毛竹CesA与水稻CesA具有较高同源性;(...     

Bt Cry1类毒素共性结构域的分析、表达及鉴定

【目的】分析定位Bt Cry1类毒素Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1B、Cry1C、Cry1F的共性结构域,克隆并表达共性结构域蛋白,为筛选Bt毒素广谱抗体及建立广谱检测方法打下基础。【方法】利用生物信息学和分子模拟技术,通过SWISS-MODEL同源建模分别对5种Cry1类毒素进行三维建模,并结合Ramachandran plot、ERRAT和Verify3D方法评价模型构象的合理性。通过分析比对5种Cry1类毒素的三维结构,确定DomainⅠ区域作为5种Cry1毒素的共性结构域。以含Cry1Ac基因的苏云金芽孢杆菌库斯塔克亚种为模板设计引物,PCR扩增获得共性结构域DomainⅠ基因,将其经NcoⅠ和NotⅠ双酶切连接至原核表达载体pET-26b(+),构建原核表达载体pET-26b-DomainⅠ。重组质粒经菌液PCR、双酶切以及测序鉴定验证正确后,转化至E.coli BL21(DE3),经终浓度为1 mmol·L~(-1)的IPTG在20℃下诱导表达16h后检测共性结构域蛋白的表达情况。离心收集诱导表达的大肠杆菌菌液,进行超声波破碎处理,收集上清及沉淀,采用SDS-PAGE分析融合蛋白的表达。利用His-Trap HP镍亲和柱纯化上清中的可溶性融合蛋白,经SDS-PAGE电泳、Western blot和ELISA试验验证纯化的共性结构域蛋白的生物活性。【结果】基于氨基酸序列及三维空间比对分析,发现5种Cry1类毒素的DomainⅠ的序列一致性最高,而且它们的DomainⅠ三维结构几乎完全重合,确定DomainⅠ区域作为5种Cry1毒素的共性结构域,通过PCR、双酶切及测序鉴定成功构建原核表达载体pET-26b-DomainⅠ,经IPTG诱导表达、His-Trap HP镍亲和柱纯化获得了可溶性的DomainⅠ共性结构域蛋白,SDS-PAGE和Western blot证实表达的共性结构域蛋白的分子量约为33.4 kD,且能与抗His标签鼠单克隆抗体发生特异性反应,ELISA试验证实共性结构域蛋白与5种Cry1类毒素特异性抗体均具有很强的结合能力,抗原表位分析结果显示共性结构域蛋白具有和完整的Cry蛋白存在多个潜在抗原表位位点的特征,抗原表位区域所占的比例分别为48.4%和63.6%,表明共性结构域蛋白具有良好的免疫原性和免疫反应性。【结论】基于分子模拟与分子克隆技术,成功定位及表达纯化获得共性结构域蛋白,为下一步利用共性结构域为靶标分子制备广谱特异性识别Cry1类毒素抗体打下基础。     

天然兴安落叶松林年龄结构的分析

本文利用天然兴安落叶松林分7块标准地资料,对林分年龄结构进行了分析。结果表明:林木年龄与林木直径之间存在着A=α+βlog(D)关系,林木年龄与林木树高之间存在着A=α+β(H)关系。另外,在本文中,利用林分年龄结构特征,把天然兴安落叶松林划分为三个类型,并提出了确定林分年龄的方法。     

苏云金芽孢杆菌cry1Ea基因的克隆及 生物信息学分析

不同来源的苏云金芽孢杆菌能产生多种多样的晶体(Cry)蛋白.基于这个特性,人们可以通过基因工程的手段向工程菌中转入编码多种Cry毒素的基因来控制虫害.通过DNA重组技术,从BtHZM2菌株中克隆出了cry1Ea基因,对其进行了生物信息学分析,同源比对结果表明.cry1Ea8基因的核苷酸序列与已知cry1Ea的同源性为99.77%～99.91%.对应的氨基酸序列同源性为99.49%～99.74%.对cry1Ea8基因的分析还揭示出了cry1Ea8及其编码蛋白的一些生物和理化性质.结构域预测表明,Cry1Ea8由3个结构域组成,其中N-末端螺旋状结构域与膜插入与孔隙形成有关,而第二和第三个结构域与受体的结合有关.该研究为转基因抗虫植物和微生物杀虫工程菌的构建提供了新的基因来源.     

家蚕JAK/STAT信号通路相关基因克隆与分析

【目的】鉴定家蚕JAK/STAT信号通路组成原件,并预测家蚕JAK/STAT信号通路主要相关基因的功能。【方法】在电子克隆的基础上,通过RT-PCR获得家蚕JAK/STAT信号通路的主要相关基因;利用在线软件对相关蛋白进行结构域分析;基于microarray数据库或qPCR分析各基因的组织表达特征。【结果】克隆了家蚕JAK/STAT信号通路主要相关基因,包括BmSTAT、BmHOP、BmSOCS2、BmSOCS5A、BmSOCS5B、BmSOCS6、BmDRK、Bmken、BmPIAS1、BmPIAS2以及BmPI3K,但没有能克隆到果蝇Upd1、Upd2和Upd3的同源体基因。序列分析显示BmHOP具CRD_FZ、Kringle、转膜区域和PKc超家族蛋白激酶催化结构域TyrKc;BmSTAT有2种亚型,均具SH2、STAT_bind、STAT_int和STAT_alpha结构域;在克隆的BmSOCS家族的3个基因中,BmSOCS2A和BmSOCS6A具典型的SH2和SOCS结构域;BmDRK由SH3和SH2两种结构域形成了SH3-SH2-SH3串联结构;BmKen存在BTB和锌指结构域,BmPIAS1和BmPIAS2具有LCR结构域,BmPI3K具有2个SH2结构域。【结论】成功克隆了家蚕JAK/STAT信号通路主要相关基因。相关蛋白的保守结构域分析显示,在家蚕JAK/STAT信号通路中,BmHOP是JAK激酶的一种,可以磷酸化BmSTAT转录因子,激活靶基因转录;BmSOCS、Bmken、BmPIAS1以及BmPIAS2对JAK/STAT通路起负反馈作用。