大白菜TPS基因家族鉴定及其在高温胁迫下的表达分析

为明确大白菜TPS(BrTPS)家族成员信息及对高温胁迫信号的响应,本研究利用生物信息学方法,在大白菜基因组数据库中鉴定了BrTPS基因家族成员,并对其理化性质、进化特征、蛋白结构及在高温胁迫下的表达模式进行分析。结果表明,大白菜全基因组含有15个TPS基因家族成员,分布于8条染色体上。除BrTPS14和BrTPS15外,其余成员各含有1个TPS和1个TPP结构域,并且所含motif的排列顺序也完全一致。理化性质分析发现,15个成员的氨基酸长度介于129~1459 aa之间,分子量大小在14.73~165.83 kD之间,大部分BrTPS蛋白为酸性蛋白和亲水蛋白,以无规则卷曲作为二级结构主要构成元件。进化分析表明,大白菜TPS基因家族成员可分为2类,其中ClassⅠ包含5个成员,ClassⅡ包含10个成员。本研究对高温胁迫前后不同组织和持续高温胁迫下叶片中的表达分析,发现大部分的BrTPS基因可对高温胁迫产生响应,但在表达规律上存在差异。这些研究结果为后续研究大白菜TPS基因提供一定参考。     

可可泛素结合酶基因家族的生物信息学初步分析

泛素结合酶(E2s)促进底物泛素化或者与E3s链接,是靶蛋白泛素化的关键酶,在泛素-蛋白酶体途径中起重要作用。利用可可(Theobroma cacao L.)全基因组测序数据,共鉴定出45个E2s基因家族成员,包括39个UBC和6个UEV基因。通过生物信息学方法,对可可E2s家族的基本理化性质、基因结构、二级结构预测、亚细胞定位、进化关系等方面进行初步分析。结果表明:可可E2s基因CDS长度在441(Tc UEV3)~3 651 bp(Tc UBC7)之间,对应的编码蛋白氨基酸数目在146(Tc UEV3)~1 216 aa(Tc UBC7)之间,编码蛋白分子量在16.39~134.71 ku之间。E2s基因外显子在1~11之间,多数基因外显子数目在5~7之间。E2s基因在10条染色体上均有分布,1号染色体为7个,数量最多;6号染色体2个基因,数量最少。可可E2s蛋白大多为不稳定蛋白,且均为亲水性蛋白,其二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主要构成元件。大多数可可E2s蛋白定位在细胞核,少数定位在内质网或者细胞质。进化树分析表明:可可E2s蛋白被分为20个亚家族,包括16个UBC亚家族和4个UEV亚家族,第Ⅵ亚家族E2s数目最多为9个;E2s家族蛋白在物种进化过程中具有高度保守性。     

细粒棘球蚴TSP1和TSP6基因的克隆及生物信息学分析

为了研究绵羊细粒棘球蚴重要抗原基因Tetraspanin 1-TSP1(TSP1)和Tetraspanin 1-TSP6(TSP6)的功能,对Gen Bank中Eg基因组数据库检索,获得TSP1和TSP6的c DNA序列并设计特异性引物。以Eg头节为总RNA模板,进行RT-PCR,将PCR产物克隆到p MD19-T载体后测序并进行生物信息学分析。TSP1 c DNA全长792个核苷酸,编码263个氨基酸,该多肽含有3个潜在的N端糖基化位点,2个N端酰基化位点,与已登录的标准株TSP1基因序列(EG_11043)同源性为98.99%,其推导的氨基酸序列同源性为98.48%;TSP6 c DNA全长666个核苷酸,编码221个氨基酸,该多肽含有5个N端酰基化位点,1个酪氨酸激酶磷酸化位点,与已登录的标准株TSP6基因序列(EG_00715)同源性为98.18%,其推导的氨基酸序列同源性为85.07%。运用分子生物学软件对Eg TSP1和TSP6基因进行生物信息学分析,预测已知序列的蛋白质抗原的结构和表位,为疫苗的研发奠定了前期基础。     

麻疯树PIN基因家族的鉴定与生物信息学分析

PIN基因家族是一类调控植物生长素极性运输的重要载体元件。本研究利用功能已知的拟南芥PIN蛋白家族为参考序列,在麻疯树全基因组数据中共鉴定出9条PIN基因,并针对9条JcPIN基因开展系统的生物信息学研究,开展进化树构建和基序分析以及基因表达研究和密码子偏好性解析。结果发现:9条麻疯树PIN蛋白多属于由碱性氨基酸组成的稳定蛋白,均为位于细胞质膜上的非分泌蛋白;蛋白家族含有保守的N末端结构域,二级结构与拟南芥PIN蛋白相似;进化结果表明麻疯树PIN基因与毛果杨PIN基因家族关系最近;表达分析发现了4个可信度较高的麻疯树PIN基因,密码子偏好性分析确定了13个高频密码子,揭示了异源表达JcPIN时需要改造的密码子。研究结果可为将来开展麻疯树PIN基因家族的功能研究奠定重要基础,也为麻疯树其他基因家族和其他拥有大量数据的植物基因家族研究提供参考。     

利用生物信息学方法预测家蚕核型多角体病毒基因组编码的miRNA

microRNAs(miRNAs)是长度为18～25 nt的非蛋白质编码小RNA分子,可以通过抑制有关基因mRNA的翻译从而调控机体的生长发育、疾病发生等过程。在很多病毒中发现有miRNA的存在,这些miRNA可能在病毒基因的表达以及与宿主的相互作用中发挥作用。利用vMir软件预测家蚕核型多角体病毒(BmNPV)基因组可能编码的miRNA前体序列,对BmNPV基因组扫描分析后,得到7条能形成发夹结构的可能是miRNA的候选前体序列。以BmNPV添食感染5龄起蚕,72 h后取幼虫血淋巴提取总RNA,对这7条序列进行反转录PCR验证,其中扩增出的5条序列在BmNPV基因组中有相同的序列,推测这5条序列为BmNPV基因组编码的miRNA前体序列。进一步分析5条miRNA前体序列的发夹结构,并用反转录PCR的方法验证其成熟体序列,结果在5条miRNA前体序列共扩增出6条在BmNPV基因组中有相同序列的成熟体序列,它们分别位于不同的ORF之间,是BmNPV基因组编码的miRNA。利用在线靶基因预测程序RNAhybrid和RNA22预测到6条miRNA在BmNPV中的13个可能的靶基因,其中有6个靶基因是病毒的结构蛋白基因,2个为晚期表达因子基因,5个为未知功能基因。推测这些BmNPV基因组编码的miRNA可能与病毒感染宿主有关。     

奶牛DRB3基因生物信息学分析

利用生物基因组学数据库,对奶牛MHCⅡ区DRB3基因进行生物信息学分析,以预测DRB3基因编码产物的理化性质、结构与功能,同时构建DRB3同源基因的系统进化树。结果表明,DRB3编码产物为不稳定亲水性蛋白,具有明显的信号肽,其切割位点位于29～30位的氨基酸之间。二级结构主要以无规则卷曲和延伸链为主,主要在细胞质中发挥生物学作用。序列分析表明,DRB3编码产物可能具有免疫应答、受体、胁迫应答、信号转导等功能,可能在免疫应答和胁迫应答过程中发挥重要作用,可能对奶牛免疫力和抗病性起关键作用。DRB3编码产物氨基酸邻接系统树表明,奶牛DRB3与绵羊、羚羊、塔尔羊、麝牛、亚洲水牛等物种DRB3氨基酸距离较近,它们具有高度同源性。     

橡胶树PGAM基因的克隆及表达特性分析

从橡胶树中克隆并获得磷酸甘油酸变位酶基因（HbPGAM），该基因的cDNA序列全长1 559 bp，包含长度为1 260 bp的完整开放阅读框，编码一个由419个氨基酸残基组成的蛋白，氨基酸同源性分析发现，该蛋白含有保守的磷酸变构酶组氨酸磷酸酶结构域，属于磷酸甘油酸变位酶。生物信息学分析显示，HbPGAM蛋白无导肽酶切位点，不具有跨膜结构域且为亲水蛋白，该蛋白可能在细胞质中发挥作用。实时荧光定量PCR分析表明，HbPGAM基因在分析的7种组织中均表达，但在胶乳（产胶细胞乳管的细胞质）中的表达水平最高，且该基因在胶乳中的表达受割胶影响，推测其参与橡胶树胶乳再生过程。此外，HbPGAM基因表达受部分植物激素如乙烯利ET、植物生长素2,4-D及水杨酸SA调控，但调控不明显。结果说明，胶乳再生过程中HbPGAM对胶乳糖酵解起到一定的调控作用，为全面了解橡胶树PGAM家族奠定理论基础。     

玉米弯孢叶斑病菌PG基因家族鉴定与表达分析

采用生物信息学鉴定Clpg基因家族成员,利用实时荧光定量PCR技术分析玉米弯孢叶斑病菌多聚半乳糖醛酸酶基因(Clpg)在病原菌-寄主植物互作时期的表达情况,鉴定Clpg基因的家族成员,研究每个成员在侵染过程的表达水平,明确Clpg基因在玉米弯孢叶斑病菌致病性中的作用。结果表明,玉米弯孢叶斑病菌Clpg基因家族有4个成员,分别命名为Clpg1、Clpg2、Clpg3和Clpg4,均含有3个内含子和2个外显子,与其他真菌PG基因具有相同的NTD、DD、GHG、RIK保守结构域。Clpg1基因的表达趋势为先升高后下降,在3 h达最高值;Clpg2、Clpg3和Clpg4基因的表达趋势为逐渐上升,结果暗示Clpg基因可能参与病原菌与寄主植物的互作过程。     

细粒棘球绦虫锌指蛋白基因的克隆、序列分析及在不同发育阶段的表达分析

旨在分析并预测细粒棘球绦虫锌指蛋白(Echinococcus granulosus zinc finger peotein,Eg-ZFP)结构、功能及其在细粒棘球绦虫发育过程中的表达模式,预测其在细粒棘球绦虫防治中潜在的作用。通过对前期细粒棘球绦虫原头蚴(protoscolex,PSC)转录组高通量测序结果中Unigene进行筛选,克隆Eg-ZFP基因并进行序列分析,实时荧光定量PCR(Realtime fluorescence quantitative PCR,qPCR)分析Eg-ZFP在原头蚴及成虫中的表达特征,利用全量组织原位杂交(Whole mount in situ hybridization,WISH)检测该蛋白mRNA在原头蚴和成虫组织中的分布情况。结果显示,细粒棘球绦虫Eg-ZFP基因的CDS序列长852bp,具有完整的开放阅读框(852bp),编码283个氨基酸,预测表明Eg-ZFP分子质量大小及等电点为31.6ku和8.89;qPCR检测发现,Eg-ZFP在原头蚴及成虫阶段均有表达,且在成虫阶段表达量高;全量组织原位杂交检测结果表明,Eg-ZFP mRNA在原头蚴及成虫中分布广泛,且在成虫的生殖系统中丰度较高,提示Eg-ZFP与虫体生殖发育有关。结果表明Eg-ZFP在细粒棘球绦虫发育过程中具有重要作用,为进一步研究Eg-ZFP在E.granulosus防治中的作用奠定基础。     

牙鲆(Paralichthys olivaceus) Activin 基因两种β亚基的启动子克隆及生物信息学分析

以牙鲆为研究对象,利用染色体步移(Genome walking)获得了 Activin 两个β亚基基因的上游部分启动子序列,并对其进行了转录调控元件的生物信息学预测分析。获得了 Activin βA 和βB两个亚基的启动子部分序列,长度分别约为2.7 kb 和2.4 kb;在预测的 Activin βB 转录起始位点(+1位)的上游31 bp 处有1个典型的 TATA box,而在 Activin βA 中未发现 TATA box 的存在。两个基因的启动子上发现了多个转录因子 Sp1、Oct-1、C/EBP、CREB、GATA-1、HNF-3、HNF-1、USF 等结合位点,还发现了与内分泌相关的 Pit-1、ER、PR、GR、RAR、RXR 等结合位点,但肌性转录因子 MyoD、myogenin 和雄性的性别决定基因 SRY 结合位点仅在 Activin βA 启动子中发现。生物信息学分析显示,牙鲆 Activin βA 和βB 表达受到多种潜在因子的调控,二者在调控上有所差异。