14个物种RPSA基因编码区生物信息学分析

采用生物信息学方法比较分析了大熊猫、牛、家犬、马、原鸡、人、猕猴、小家鼠、兔、绵羊、黑猩猩、毛猩猩、褐家鼠和野猪RPSA基因编码区(CDS)的遗传多样性,并对该基因编码的氨基酸序列、蛋白质二级结构和结构功能域进行预测和分析。结果表明,在来自14个物种的84条基因序列中检测到338个多态位点,共发现42种单倍型,物种间及物种内RPSA基因编码区存在较丰富的遗传多样性。RPSA基因编码蛋白质等电点均低于6,呈酸性;蛋白质二级结构的主要结构元件是α-螺旋和无规则卷曲,有一个保守结构域。     

小麦F-box蛋白基因的电子克隆和生物信息学分析

为探讨F-box蛋白在小麦发育过程中的调节作用,利用电子克隆技术获得了一个小麦F-box蛋白基因,采用生物信息学方法,对其编码的蛋白质从序列特征、理化性质、跨膜结构域、亚细胞定位、高级结构及功能域等方面进行了预测和分析。结果表明,小麦F-box蛋白由362个氨基酸组成,在N端和C端分别存在一个F-box保守结构域和一个DUF295保守结构域(功能未知),该蛋白质二级结构中以α-螺旋(23.48%)、扩展束(25.41%)和无规则卷曲(47.24%)为主,在94-115位点处可能存在一个由内向外的跨膜区,N端不存在信号肽序列,亚细胞定位于细胞质中;该F-box蛋白与二穗短柄草、玉米和水稻的F-box蛋白相似性较高,进化距离较近。     

不同物种Mitf基因编码区生物信息学分析

[目的]对不同物种Mitf基因编码区（CDS）进行生物信息学分析。[方法]采用生物信息学方法分析了小家鼠、褐家鼠、人、黑猩猩、狨、毛猩猩、猕猴、家马、大熊猫、野猪、原鸡和非洲爪蟾Mitf基因编码区的遗传多样性,并对Mitf氨基酸序列、组成成分、导肽、信号肽、跨膜结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构和结构域进行预测和推断。[结果]在12个物种的37条Mitf基因CDS序列中,共检测到466个多态位点,生成16种单倍型,Mitf基因序列编码区在种内及种间存在丰富的遗传多样性;Mitf蛋白理论等电点均低于7,呈酸性,N端无信号肽,无跨膜结构域,肽链表现为亲水性;蛋白质二级结构的主要元件为α-螺旋和无规则卷曲,有2个保守结构域。[结论]该研究为探明Mitf基因在不同种间和种内的遗传分化,进而为相关黑色素基因的遗传学和进化分析奠定了基础。     

合作猪IFN-β基因编码区克隆及生物信息学分析

克隆合作猪干扰素β(Interferon-beta, IFN-β)基因的编码区序列(Coding region sequence, CDS),预测分析其结构与功能。以NCBI/GenBank中猪IFN-β(登录号:NM_001003923.1)的序列设计特异性引物,通过TA克隆技术得到合作猪 IFN-β基因完整CDS区,用生物信息学方法对其进行分析。结果表明,合作猪 IFN-β基因CDS区全长561 bp,编码186个氨基酸,与参考序列相比,其编码区的第177位点处的C突变为T,为同义突变。分子质量约为21.95 ku,理论等电点(PI)为4.93,不稳定系数为62.91,平均疏水性为-0.172;二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,三级结构与二级结构预测基本一致。合作猪与巴马猪、梅山猪和疣猪 IFN-β核酸序列的相似性为99.47%、99.82%和98.75%。进化树结果表明,合作猪与梅山猪亲缘关系最近。合作猪IFN-β属于干扰素ab超家族,是不稳定的酸性亲水性蛋白,含有信号肽和跨膜区。     

民猪NUMB基因克隆与组织表达分析

研究采用RT-PCR技术结合克隆测序方法,克隆出全长2 004 bp NUMB基因序列,其中包括1 782 bp开放读码框,该基因编码592个氨基酸。利用生物信息学分析软件对该基因氨基酸序列预测与分析发现:NUMB蛋白二级结构中,转角占很大比例,且蛋白亲水性较强,结构功能域分析发现该蛋白多肽链存在一个N端磷酸酪氨酸结构域(PTB),位于第37~162氨基酸之间。基于不同物种NUMB蛋白序列所构建分子进化树表明,猪与牛、骆驼亲缘关系最近,而与斑马鱼最远。在m RNA水平上,NUMB基因肺中表达量最高,大肠中表达量最低。     

小麦Ta-UBXl基因的电子克隆和生物信息学分析

用电子克隆方法获得了1个小麦U - box蛋白基因Ta- UBXI,采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、基本理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位、高级结构及功能域等方面进行了预测和分析.结果表明:小麦Ta - UBXl基因全长2059 bp,具有完整的ORF编码框,编码553个氨基酸;在N端存在1个显著的UBX保守结构域,该蛋白序列不存在跨膜区或信号肽;生物信息学分析表明,在序列组成、高级结构及活性位点等方面,与其他禾本科植物的同类U - box蛋白具有高度的相似性.     

小麦Ta-UBX1基因的电子克隆和生物信息学分析

用电子克隆方法获得了1个小麦U-box蛋白基因Ta-UBX1,采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、基本理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位、高级结构及功能域等方面进行了预测和分析。结果表明:小麦Ta-UBX1基因全长2059 bp,具有完整的ORF编码框,编码553个氨基酸;在N端存在1个显著的UBX保守结构域,该蛋白序列不存在跨膜区或信号肽;生物信息学分析表明,在序列组成、高级结构及活性位点等方面,与其他禾本科植物的同类U-box蛋白具有高度的相似性。     

版纳微型猪近交系FANK1基因CDS克隆、qPCR表达及功能生物信息学分析

【目的】获得猪FANK1基因CDS序列、组织表达和蛋白质功能信息。【方法】以GenBank下载的猪及近缘物种的FANK1 mRNA序列为参考序列,设计特异引物从版纳微型猪近交系(BMI)睾丸组织中扩增FANK1基因完全编码序列及部分侧翼序列。应用实时荧光定量PCR技术检测BMI 15个重要组织的FANK1 mRNA转录表达水平,并对FANK1翻译的蛋白质序列进行多种功能生物信息学分析,预测FANK1蛋白质的功能,最后构建FANK1多物种氨基酸系统进化树。【结果】获得了BMI FANK1编码区序列长1 041 bp,编码346个氨基酸,序列已提交GenBank,基因登录号为KU705617和KU705618,对应的氨基酸登录号为AOC89035和AOC89036。基因组结构分析表明FANK1基因定位于猪14号染色体,有11个外显子和10个内含子。多组织相对荧光定量表达分析表明FANK1基因在睾丸、尿道球腺和精囊腺中呈高表达水平;在其他组织中呈中低表达水平。功能生物信息学分析表明FANK1蛋白质含有2种保守结构域FN3和ANK,无跨膜螺旋结构,无N端信号肽序列,二级结构以无规卷曲为主,N末端和C末端均亲水,有4类功能活性位点。系统进化分析表明,FANK1基因在进化中高度保守,且与牛、羊的亲缘关系最近,符合物种的系统分类学。【结论】成功克隆了版纳微型猪近交系FANK1基因的CDS序列并进行了多种组织表达分析,为后续研究FANK1基因在小型猪精细胞分裂及调节信号通路方面的作用及功能奠定基础。     

天祝白牦牛KA P1.1 基因的克隆及生物信息学分析

以牦牛的角蛋白关联蛋白1.1（KAP1.1）基因为研究对象,根据GenBank收录的黄牛KAP1.1基因的mRNA序列（登录号:NM₀01105369.1）设计特异性引物,通过反转录PCR、PCR以及克隆方法首次获得牦牛的KAP1.1完整CDS区,将所得序列提交到NCBI,登录号为KJ095199,并对其进行生物信息学分析。结果表明,牦牛KAP1.1基因的CDS区全长为501bp,共编码166个氨基酸;编码的蛋白质属于亲水性蛋白质。二级结构含有α螺旋区、延伸链、β转角和无规卷曲4种。氨基酸序列与黄牛的同源性最高,具有High sulphur keratin-associated protein家族蛋白的完整结构域。     

拟南芥转录终止因子PDE191的生物信息学分析

为了预测和分析拟南芥(Arabidopsis thaliana)转录终止因子PDE191蛋白质的结构与功能,采用生物信息学的方法对PDE191蛋白质进行了系统研究,包括PDE191蛋白质的理化性质、跨膜区和信号肽、亚细胞定位、二级结构、功能域、蛋白质的功能分类预测、多重序列比对与系统发育树构建、三级结构建模。结果表明,拟南芥PDE191蛋白质属于植物m TERF蛋白质家族的成员,其蛋白质相对分子质量为37.89 ku,等电点为9.12,不具有信号肽和跨膜区。该蛋白质定位于细胞叶绿体,N端1-30位氨基酸为前导肽序列。其二级结构主要为α螺旋和无规则卷曲,包含7个m TERF基序,三级结构显示结果与二级结构预测结果相符。蛋白质多重序列比对和聚类分析显示,在玉米、蓖麻、杨树、大豆、葡萄、水稻和高粱等高等植物中存在与拟南芥PDE191蛋白质高度同源性的蛋白质,尤其是与玉米PDE191蛋白质相似性高达99%。     

菊叶香藜精油合成关键HMGR基因的生物信息学分析

采用生物信息学的方法分析菊叶香藜3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(Ds HMGR)基因所编码蛋白质的理化性质、信号肽、跨膜结构域、亚细胞定位、保守结构域、二级结构、三级结构,并进行多条氨基酸序列比对和系统进化树构建。结果表明,Ds HMGR基因包含一段1 725 bp的开放阅读框,编码574个氨基酸,非极性氨基酸为主要氨基酸,等电点为7.46,为不稳定蛋白质,编码蛋白质中不含有信号肽,在N端具有2个疏水区域,含有2个跨膜结构域,Ds HMGR蛋白定位到内质网上,在C端和连接区具有较高保守性,在N端保守性较低,含有HMGR蛋白特有的4个保守活性位点,二级结构主要为α-螺旋,三级结构预测显示Ds HMGR蛋白具有N、L和S 3个催化活性中心结构域。HMGR蛋白进化分析中,菊叶香藜与藜科植物聚为一支,遗传距离较近。     

苦荞粒重基因FtGW8的生物信息学分析

种子大小和重量是荞麦产量构成的关键因素.该研究基于水稻粒重基因GW8,对苦荞粒重基因进行了生物信息学分析,结果表明,苦荞粒重FtGW8基因CDS序列长768bp,编码的蛋白质包含255个氨基酸,分子量为27.97kD,等电点为9.5,属于亲水性蛋白,具有跨膜结构,与水稻GW8蛋白相似.预测FtGW8蛋白定位于细胞核内,其二级结构主要由α螺旋和无规则卷曲组成,预测的三级结构与二级结构基本一致.蛋白功能分析发现,FtGW8和水稻GW8蛋白均具有SBP功能域,表明其可能具有控制粒重的功能.该研究为苦荞粒重基因的克隆奠定了基础.     

猪泛素C端水解酶L1基因的克隆与序列分析

从人泛素C端水解酶L1(UCH_L1)基因出发,在dbEST数据库中同源搜索,找到1条与人UCH_L1基因编码氨基酸同源性较高且在香猪背最长肌中表达的EST(BM194679).通过电子克隆和进一步RT-PCR试验验证,获得猪UCH_L1基因全长cDNA序列,其全长 1 105 bp,开放阅读框(ORF)位于60～728 bp,编码223个氨基酸.同源性分析结果表明,与人、鼠UCH_L1基因cDNA编码区(CDS)同源性分别为91.2%和86.5%,蛋白质序列同源性均为96.6%.对该基因编码蛋白的结构和功能预测显示含有2个典型的疏水性区域,不含有信号肽,存在1个UCH_L1(pfam01088)保守结构域和多个磷酸化位点,属UCH_L1蛋白家族,故将该基因命名为猪泛素C端水解酶L1基因(登录号AY495532).     

牛PEG11基因生物信息学分析

采用生物信息学方法对牛PEG11基因进行分析,为进一步揭示该基因生物学功能和其分子调控机理奠定基础。选取6种哺乳动物PEG11基因的CDS序列作为研究对象,进化分析表明:包括牛、羊、小鼠、熊猫、猪和人在内的6种哺乳动物间的遗传距离小于0.109,且牛与猪遗传距离最小,为0.036,与基因进化树分析结果一致。CpG岛在线软件预测显示,在牛中该基因上游5kb内没有CpG岛。启动子在线软件预测和转录因子分析相结合显示,启动子可能位于该基因5′端上游2 181～2 131bp处,此区域包括大量潜在转录因子结合位点,并在2 173bp处存在一个TATA框。蛋白质在线软件分析表明,PEG11基因编码一种螺旋形跨膜蛋白质,有α-螺旋、β-转角和自由卷曲3种二级结构。     

长春碱生物合成途径中关键酶基因的克隆与生物信息学分析

以长春花幼苗的叶片为材料,通过RT-PCR克隆关键酶基因CDS序列,利用在线软件ExPASy ProtParam、SignalP 4.1、TMHMM V.2.0、TargetP 1.1分析蛋白理化性质、蛋白信号肽、蛋白跨膜区以及亚细胞定位,在线工具Conserved Domain、SOPMA预测蛋白保守结构域和二级结构,MEGA6.0软件构建蛋白系统进化树,为后续的TIA合成提供理论研究依据。结果表明,STR、TDC、和ORCA3关键酶基因的CDS序列大小分别为1 059、1 503、612 bp;生物信息学分析表明,STR、TDC、和ORCA3关键酶定位于细胞不同区室,为酸性蛋白,无信号肽,除STR外无跨膜区,由α-螺旋、延伸链、β-转角和无规则卷曲等二级结构组成;除TDC外均包含高度保守的结构域;聚类分析表明其与小蔓长春花、罗芙木和中果咖啡具有较高的相似性,较近的亲缘关系和遗传距离,该结果可为明确该基因在TIA合成代谢途径中的重要作用奠定基础。     

静宁鸡PPARα基因克隆与生物信息学分析

为阐明静宁鸡PPARα基因的结构及功能,根据NCBI上登录的原鸡PPARα基因的CDS序列设计引物,以静宁鸡肾脏为材料采用PCR的方法,对目的基因进行克隆,并测序。根据测序的结果,采用各类分析软件,对所获得的DNA片段进行生物信息学分析。结果成功克隆了静宁鸡PPARα基因的全长CDS序列。生物信息学分析结果表明,该基因CDS全长1 407 bp,所编码的蛋白质包含468个氨基酸。其分子量为52 300,等电点为5.85。在二级和三级结构上,α-螺旋和无规则卷曲为蛋白的主要结构形式。PPARα蛋白是一个亲水性蛋白质,不存在跨膜区域,不含信号肽,没有N-糖基化位点,但存在16个O-糖基化位点,存在25个丝氨酸(Ser)磷酸化位点、12个苏氨酸(Thr)磷酸化位点和6个酪氨酸(Tyr)磷酸化位点。静宁鸡PPARα蛋白在第100～168个氨基酸之间有1个ZnF_C4结构域,在第264～449个氨基酸之间有1个HOLI结构域。同源性分析结果表明,静宁鸡PPARα基因与原鸡的亲缘关系最近。静宁鸡PPARα基因的成功克隆和功能预测为进一步研究PPARα基因在静宁鸡脂肪代谢中的作用提供了基础。     

合作猪IFN-ε基因克隆及生物信息学分析

旨在克隆合作猪干扰素ε(Interferon epsilon,IFN-ε)基因,并对其结构和编码蛋白进行生物信息学分析,为进一步研究合作猪IFN-ε生物学功能提供参考。根据GenBank上公布的猪IFN-ε基因序列(登录号:NM_001105310.1)设计引物,PCR扩增及测序获得合作猪IFN-ε基因完整编码区序列(Coding sequence,CDS),并对其进行生物信息学分析。结果显示,合作猪IFN-ε基因编码区长582bp,编码193个氨基酸。该基因编码区序列与杜洛克猪、人、小鼠、黑猩猩、狗、瘤牛、蒙古野马、山羊和绵羊的同源性分别为98.4%、77.7%、56.8%、78.2%、76.5%、87.0%、85.5%、85.0%和86.0%;系统进化树结果表明,合作猪与瘤牛、蒙古野马、绵羊、山羊亲缘关系较近。此外,在合作猪IFN-ε基因CDS上共发现3个碱基突变,均为错义突变。氨基酸序列分析表明,合作猪IFN-ε蛋白分子式为C_(1027)H_(1630)N_(278)O_(290)S_(10),理论分子质量为22.83ku,等电点(pI)为8.43,属于碱性蛋白;平均亲水系数为-0.240,属于亲水蛋白质;IFN-ε蛋白无跨膜结构,存在信号肽序列,属于分泌型蛋白;IFN-ε蛋白只包含1个超家族保守结构域,即IFab结构域。二级结构分析表明,该蛋白中α-螺旋、无规则卷曲、β-转角和延伸链所占比例分别为61.66%、30.05%、3.11%和5.18%。     

樱桃谷鸭OASL基因全长cDNA的克隆及其生物信息学分析

为了获得樱桃谷鸭寡腺苷酸合成酶样蛋白质基因(OASL)全长cDNA,并且初步了解其生物学特性,采用RT-PCR和RACE方法从鸭脾脏组织总RNA中扩增OASL基因cDNA片段,应用生物信息学方法,系统分析鸭OASL的遗传进化以及蛋白质的理化性质、二级结构和亚细胞定位。结果表明,樱桃谷鸭OASL基因(Gen Bank登录号:KX255654)全长1 630 bp,其中包含19 bp的5'UTR(Untranslated region,UTR)、99 bp的3'UTR(Untranslated region,UTR)和PolyA尾巴、1 512 bp的编码区(Coding region,CDS),翻译编码504个氨基酸多肽。鸭OASL蛋白具有寡腺苷酸合成酶(OAS)蛋白家族的典型特征,即N端为寡腺苷酸合成酶样结构域(OAS-like domain,OLD),C端为2个串联的泛素化样结构域(Ubiquitin-like domains,Ub LDs),不具有信号肽和跨膜区。序列比对和系统进化分析结果表明,OASL氨基酸序列在同种之间比较保守,与已报道的鸭OASL的同源性高达100%,与鹅同源性为78%,与人、鼠和猪等哺乳动物的同源性仅为43%~45%。     

林麝生长激素基因的克隆与生物信息学分析

了解林麝生长激素（GH）基因序列结构特点,为进一步研究GH基因的结构功能遗传变异规律及其与生长性能的关系提供科学依据。根据GenBank上已公布的绵羊全基因组GH基因序列设计合成4对特异性引物,以林麝基因组DNA为模板进行PCR扩增,将所获得的序列拼接,获得林麝GH基因CDS区序列,采用ExPASy等分子生物学工具对林麝GH蛋白的理化性质、二级结构、蛋白功能等进行预测。结果表明,林麝GH基因CDS区全长657 bp（GenBank登录序列号为KU296865）,编码218个氨基酸。α-螺旋结构和卷曲结构构成了林麝GH蛋白二级结构的骨架,为跨膜蛋白,同时第1~26位氨基酸为信号肽,第27~218位氨基酸残基为生长激素结构域。进化分析结果表明,林麝与羊的关系最为接近,在分子水平上符合物种进化理论。本研究成功克隆了林麝GH基因CDS区序列,其序列保守性强,为下一步林麝GH基因的表达调控、进化和多态性分析奠定了基础。     

油葵油酸去饱和酶基因的序列分析

该研究利用生物信息学软件对克隆得到的油葵基因fad2序列进行核苷酸结构和蛋白质结构分析,结果表明油葵中fad2基因编码382个氨基酸,含有完整的ORF框;其功能域为△-12脂肪酸去饱和酶类结构域,含有3个保守的组氨酸簇;蛋白质二级结构中包含14个α螺旋,7个β折叠,此外还含有17个具有二级结构趋势的无规则卷曲;蛋白质羧基末端以YXXKI结尾,符合Phi-X-X-K/R/D/E-Phi-COOH基序序列规则,是内质网滞留信号;从系统发育进化的角度可知油葵与橄榄的亲缘关系较近。