中国辣椒 BCAT 基因家族鉴定、表达分析及克隆

【目的】了解中国辣椒（Capsicum chinense Jacq.）BCAT 基因家族成员的分布、性质及表达模式。中国辣椒是辣椒的 5 个主要栽培种之一,果实通常具有由支链酯类形成的浓郁果香。支链氨基酸转氨酶（BCAT,Branched-chain Aminotransferase）负责催化支链氨基酸合成相应 2- 氧代酸,是催化合成支链酯类的第一步反应酶。【方法】使用生物信息学分析和实时荧光定量 PCR 等方法对中国辣椒的 BCAT 基因家族成员进行鉴定、表达分析和克隆。【结果】获得 5 个 BCAT 基因家族成员,分别命名为 CcBCAT1、CcBCAT2、CcBCAT3、CcBCAT4和 CcBCAT5,随后对其进行生物信息学分析并克隆 CcBCAT1~CcBCAT4。生物信息学分析显示,这些基因分布于辣椒的 4 条染色体上,蛋白均为亲水性蛋白,氨基酸长度在 184~557 aa,分子量为 20.29~89.60 ku,等电点为 5.57~8.34。亚细胞定位预测结果显示,CcBCAT1 定位于叶绿体和线粒体,其他基因家族成员均位于叶绿体。CcBCATs 基因时空表达分析显示,CcBCAT1-4 基因具有组织表达特异性,CcBCAT2~CcBCAT4 相对表达量随着辣椒的成熟呈现逐步上升的趋势,其中 CcBCAT4 最为明显、CcBCAT1 则相反、CcBCAT5 未检测到表达。【结论】明确中国辣椒 BCAT 基因家族的表达模式,推测 CcBCAT4 参与辣椒果实相关次生代谢物合成。     

绵羊IGF-Ⅰ和IGF-Ⅰ R基因特征分析及其在肌肉组织中的表达差异

为了比较IGF-Ⅰ和IGF-ⅠR基因在绵羊肌肉中的表达差异,根据GenBank公布的绵羊IGF-Ⅰ和IGF-ⅠR基因mRNA序列设计特异性引物,采用实时定量PCR方法检测其在甘肃‘高山细毛羊’及其与南非肉用‘美利奴’杂交F1代(南甘F1代)羔羊肌肉组织中的表达量.利用生物信息学软件分析了绵羊IGF-Ⅰ和IGF-ⅠR基因结构,并构建系统进化树,探讨了其生物学功能.结果表明:南甘F1代羔羊肌肉组织中IGF-Ⅰ基因的表达量显著高于‘甘肃高山细毛羊’(P0.05),而IGF-ⅠR基因的表达量在南甘F1代羔羊和‘甘肃高山细毛羊’肌肉组织中没有显著变化(P0.05).绵羊IGF-Ⅰ和IGF-ⅠR基因分别含有465bp和4 518bp的完整开放阅读框,编码154个和1 505个氨基酸;其蛋白质分子量分别为17 011.71U和169 267.26U,等电点分别为9.36和6.70;IGF-Ⅰ基因信号肽切割点分别位于49~50位氨基酸之间,而IGF-ⅠR基因不含信号肽;IGF-Ⅰ基因编码产物的二级结构主要以无规则卷曲和α-螺旋为主,位于细胞核的可能性最高(62.5%);IGF-ⅠR基因编码产物的二级结构主要以无规则卷曲为主,位于细胞质的可能性最高(34.8%);IGF-Ⅰ和IGF-ⅠR基因分别作为激素和信号传感器参与机体生物学过程.     

绵羊IGFBP-6基因的克隆及序列分析

以凉山半细毛羊为研究对象,克隆了其胰岛素样生长因子结合蛋白6基因(IGFBP-6),采用生物信息学方法进行遗传进化分析,对IGFBP-6蛋白的理化性质进行分析,并对其二级和三级结构进行预测。结果表明,绵羊IGFBP-6基因的CDS全长序列为711 bp,编码236个氨基酸,与牛、人、鼠的CDS同源性分别为96%、84%、74%,氨基酸序列同源性分别为95%、80%、69%;IGFBP-6蛋白大小为24.9 ku,理论等电点(p I)为8.83。遗传进化分析结果显示,绵羊IGFBP-6基因与山羊、牛等哺乳动物关系较近,与鱼类的亲缘关系较远。IGFBP-6蛋白存在明显的疏水性区域和亲水性区域,有1个信号肽、14个磷酸化位点、3个N-糖基化位点和7个O-糖基化位点;二级结构分析结果显示,IGFBP-6蛋白无规则卷曲、α-螺旋和β-折叠区域比例分别为77.54%、19.92%、2.54%;三级结构分析结果显示,IGFBP-6蛋白存在IGFBP_N和甲状腺球蛋白-Ⅰ型功能域。     

甜瓜α-甘露糖苷酶基因家族的全基因组分析

琢-甘露糖苷酶(琢-mannosidases, 琢-Man)是生物界广泛存在的一种糖苷水解酶。通过已公布的甜瓜基因 组数据库预测琢-Man 基因家族成员,其蛋白序列都含有完整的Glyco_hydro_47 或Glyco_hydro_38 保守结构域。再将 筛选出的成员与拟南芥、大豆、番茄、可可树、葡萄、黄瓜、马铃薯、谷子的相应基因编码的蛋白序列进行进化分析比 对,建立系统发生树和保守基序的预测分析。结果表明,甜瓜基因组中含有8 个琢-man 基因,分为玉类和域类,并分 成5 个亚族。同一类成员的蛋白结构域具有较高相似性与保守性,并且大部分成员基序的顺序和种类相同,不同类 的成员之间基序差距较大。对甜瓜琢-甘露糖苷酶基因家族的系统分析鉴定,有助于甜瓜琢-甘露糖苷酶基因克隆和 功能的进一步研究,为研究其他植物琢-甘露糖苷酶基因家族的功能和进化提供参考依据。     

不同植物黄酮醇合成酶FLS的生物信息学分析

采用生物信息学方法和工具分析19种不同植物中的黄酮醇合成酶基因的核苷酸序列及编码氨基酸序列,对其理化特性、功能结构域、亲/疏水性、二级结构、信号肽、跨膜结构域以及分子系统进化关系等进行预测和推断,并构建分子进化树。结果表明,不同植物FLS基因的开放阅读框全长在1.0 kb左右,编码蛋白含330余个氨基酸,呈酸性,是一个没有任何信号肽、转运肽和跨膜结构域的亲水性蛋白。不同植物FLS氨基酸序列包含有黄酮醇合成酶功能域,而且琢-螺旋和不规则盘绕是其蛋白质二级结构的最大量结构元件。19个植物FLS在分子进化树中主要聚成3小支,来源于同科植物的FLS首先聚在一起,再与其他物种FLS聚在一起,进化分析在一定程度上反映了这些物种FLS的进化关系。     

葡萄NAC转录因子的生物信息学分析

NAC基因家族是高等植物所特有的一类转录因子家族,广泛参与植物生长发育、逆境胁迫应答等反应。通过对71种葡萄NAC蛋白与22种其他物种NAC蛋白的生物信息学分析,对与非生物逆境胁迫相关的12种NAC蛋白的染色体定位、理化性质、亲/疏水性、二级结构及亚细胞定位等进行了分析和预测。结果显示,葡萄NAC蛋白共分为5大类,与非生物逆境相关的NAC蛋白聚集在第Ⅲ类。分析显示不同NAC蛋白间氨基酸、疏水性及稳定性之间存在一定差异,二级结构主要为随机卷曲等。分析结果可为进一步研究通过葡萄NAC基因调控葡萄的生长与抗逆机制提供参考。     

红鳍东方鲀SREBP-1基因的电子克隆及生物信息学分析

利用斑马鱼的SREBP-1的氨基酸序列NP_001098599.1为探针,对红鳍东方鲀基因组数据库进行BLAST分析,获得红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)的固醇调节元件结合蛋白-1 (Sterol regulatory element binding protein-1,SREBP-1)的cDNA序列及相应的氨基酸序列.采用生物信息学方法对其基本理化性质、蛋白质结构及功能结构域进行分析.结果发现红鳍东方纯SREBP-1基因的开放阅读框全长3 330 bp,共编码1 109个氨基酸;红鳍东方鲀SREBP-1的氨基酸序列与黄斑蓝子鱼、大西洋鲑、斑马鱼、人、牛及原鸡的同源性分别为81％、73％、72％、55％ 、55％、54％和54％;系统进化分析结果表明,红鳍东方纯SREBP-1与黄斑蓝子鱼的进化关系最为密切,亲缘关系最近;红鳍东方鲀SREBP-1蛋白中α-螺旋较多,该蛋白质氨基端包含1个bHLH-zip的结构.     

Cloning and Sequence Analysis of Major Histocompatibility Complex Ⅰ Gene from Goose F1 of Fast-growth Lines

According to the multiple alignments identified major histocompatibility complex Ⅰ (MHC Ⅰ) gene conserved sequence registered in GenBank from the family ducks (Anatidae) anser waterfowl, a pairs of specific primers for the fragments of MHCⅠgene of goose F1 from fast-growth lines were designed and synthesized by Primer Premier 5.0. Using the genome DNA of goose F1 from fast-growth lines, the target gene fragment was obtained by PCR. To conduct sequencing of the fragments of MHCⅠgene of goose F1 from fast-growth lines and make sequence alignment and analysis of protein structure and function by bioinformatics, and research the characteristics of MHCⅠgene of goose F1 and the physicochemical properties of the protein. Bioinformatics was analyzed the nucleic acid data, deduced amino acid sequence and phylogenetic trees. The result of sequence analysis showed that the fragments of MHCⅠgene of goose F1 from fast-growth lines was 1036 bp in length, which coded 96 amino acids polyprotein. The homology were 93% and 83% with MHC Ⅰ gene and coding sequence of Wulong goose in NCBI respectively. There were 72 different bases sequence and 16 amino acids change. There also was higher homology with other poultry, and existed genetic relationship of Siji goose > chickens > ducks.The homology segment sequences corresponding to the fragments of MHCⅠ gene of goose F1 coded 96 amino acids protein, which molecular weight, PI, positively or negatively charged amino acid, estimated half-life, instability index, aliphatic index and average hydrophobicity were 11.342 ku, 5.32, 14, 17, 2.8 h, 34.92, 42.81, -1.066, respectively, and appeared 9 B cell epitopes, but contained no signal peptide. These results indicated that the protein for hydrophilic non-secreted proteins, had the high immunogenicity. In addition, The protein structure study indicated that alpha-helix, beta-sheet, beta-turn and random coil were 31.25%,16.67%, 14.58% and 37.50%, respectively. There existed amino terminal domain and carboxyl terminal domain in the tertiary structure. Therefore, MHC gene had significant difference between species and populations of individuals by the pathogen pressure in environment, and there were the interaction between polymorphism of MHC molecules and the diversity of antigenic peptide. MHC determined the differences of individual susceptibility to disease, and could be treated as a candidate gene for disease resistance.     

松材线虫热激蛋白家族成员结构与功能分析

热激蛋白（Heat Shock Proteins,HSPs）是一类广泛存在于细菌、真菌和动植物中的热应激蛋白质。本研究从松材线虫基因组中获取了23个与秀丽线虫HSPs基因家族同源的Bx-HSPs家族基因。随后对这些基因所编码的蛋白质二级结构、疏水性、蛋白质序列基序和三级结构等生物学特性进行了预测。结果表明了Bx-HSPs家族成员的分子伴侣特性。本研究为松材线虫应激生理学及研究松材线虫适生范围和风险分析提供了分子生物学理论基础。     

甜菜热激蛋白基因BvHSP18.2的克隆和生物信息学分析

旨在通过基因克隆及生物信息学分析,预测甜菜小分子热激蛋白BvHSP18.2 (LOC104903994)的功能。以甜菜‘780016B/12优’为试验材料克隆BvHSP18.2,获得BvHSP18.2基因全长;通过ProtParam tool、SWISS-MODEL、MEGA11等对BvHSP18.2的理化性质、蛋白结构、多序列比对等信息进行分析。RT-PCR扩增得到的BvHSP18.2基因全长为962 bp,编码158个氨基酸,分子式为C₉₂₈H₁₄₆₆N₂₆₆O₂₈₄S₆,属亲水性不稳定的小分子热激蛋白家族;该基因编码蛋白含13个磷酸化位点,α螺旋和无规则卷曲等主要构件。进化关系发现BvHSP18.2与藜麦、菠菜的sHSP同源性相似。同时,BvHSP18.2基因启动子区域具有参与防御和应激反应等顺式作用元件,推测其在甜菜生长发育和胁迫应答中发挥重要作用。本结果为进一步开展该基因的功能和遗传调控机制研究奠定了基础。