希金斯炭疽菌中5个典型Septin的生物信息学分析

希金斯炭疽菌可以侵染菜心、萝卜等众多十字花科蔬菜引起炭疽病,给农业生产造成巨大的经济损失.septin是一个广泛存在于除植物以外其他生物的基因家族,其功能与细胞分裂、细胞内物质运输以及细胞周期的调控与细胞凋亡等关系密切,将成为新开发药物的潜在靶标.基于酿酒酵母中7个典型Septin蛋白的氨基酸序列,对炭疽菌属蛋白质数据库进行Blastp比对和关键词搜索,并通过SMART在线分析最终明确希金斯炭疽菌中含有5个典型的Septin.同时,从理化性质、跨膜区结构、二级结构以及亚细胞定位等方面对Septin进行生物信息学分析,结果显示,上述Septin均为亲水性蛋白,且不具有跨膜结构,其二级结构及亚细胞定位情况不同.     

甜瓜β-氨基己糖苷酶基因家族的全基因组分析

茁-氨基己糖苷酶(茁-Hexosaminidase, 茁-Hex, EC 3.2.1.52)是生物界广泛存在的一种糖苷水解酶。通过全 基因组信息鉴定甜瓜茁-氨基己糖苷酶基因家族,初步在甜瓜全基因组数据库中发现5 个茁-Hex 基因成员,采用 Pfam 等在线软件预测候选蛋白的结构域,去除2 个不完整的基因,最后将筛选出的3 个基因与拟南芥、青椒、番茄、 可可树、谷子、葡萄和黄瓜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,进化树亚族成员中基序相同,并且在保守区序列高度相似;亚族之间基序差异也较小,保守区序列也具有 较高相似性。     

甜瓜持绿蛋白基因家族的全基因组鉴定及进化分析

持绿蛋白在调节植物叶绿素降解和衰老过程中起到非常重要的作用,利用公布的甜瓜基因组数据,使用生物信息学方法对甜瓜全基因组SGR基因的结构、系统进化关系、保守基序及表达谱进行分析。结果表明：甜瓜中共有4个SGR类型基因,命名为CmSGR01~CmSGR04,其蛋白质在167~257 aa之间,通过系统进化树分析,发现甜瓜与黄瓜属同一科,它们的SGR聚在一起,说明相对其他物种,二者的SGR蛋白在其他物种分化后进化较小;MEME软件分析发现了SGR因含有5个保守的基序。通过甜瓜SGRs基因家族的系统分析,为进一步阐明甜瓜中SGR蛋白结构及功能提供理论基础和有价值的资料。     

番茄、拟南芥和葡萄中同型半胱氨酸S-甲基转移酶基因家族功能研究

同型半胱氨酸S-甲基转移酶（homocysteine S-methyltransferase,HMT）普遍存在于被子植物中,在植物合成甲硫氨酸过程中起着重要作用,其在拟南芥中的功能已有所研究,但该家族在其他植物中的功能尚不清楚。本文通过同源比对,获取番茄、拟南芥和葡萄中共8个HMT家族基因的信息,通过系统进化树分析,发现8个HMT蛋白形成2个分支;利用蛋白motif分析、蛋白结构域分析、基因外显子内含子结构分析,发现HMT蛋白在进化上较为保守。通过对拟南芥在非生物胁迫条件下HMT家族基因的表达水平进行分析,发现多个AtHMT基因对非生物胁迫尤其是冷胁迫、盐胁迫、干旱胁迫产生应答,表明HMT家族基因在非生物胁迫应答中的调控作用。另外,通过对番茄各组织在发育的各个阶段中HMT基因进行表达量分析,发现HMT基因可能在番茄种子发育、开花、果实成熟方面发挥作用。综上,本文对番茄、拟南芥和葡萄中HMT基因家族的生物信息学分析及基因表达数据进行了挖掘,对深入研究HMT基因在番茄、拟南芥和葡萄中的作用具有重要意义。     

羊口疮病毒安徽株023基因的原核表达与生物信息学分析

试验旨在克隆表达羊口疮病毒安徽株023基因,对该基因进行PCR扩增、亚克隆及表达,通过蛋白表达纯化后进行SDS-PAGE和Western blot鉴定,并利用生物信息学软件预测该基因编码的蛋白的理化性质、二级结构、信号肽、跨膜结构域等。结果显示,023基因全长819 bp,编码272个氨基酸,蛋白大小约为42 ku,主要以包涵体的形式表达且有良好的反应原性。生物信息学分析表明,该蛋白是亲水稳定蛋白,其中α-螺旋(h)占27.57%,延伸链(e)占17.28%,β-转角(t)占12.13%,无规则卷曲(c)占43.01%,无信号肽区域和跨膜结构域,可能存在30个磷酸化位点,4个B细胞抗原表位,3个CTL表位和3个Th表位。研究结果不仅有助于了解羊口疮病毒023基因的结构与功能,还能为建立快速诊断的检测方法提供参考。     

河川沙塘鳢GH基因及侧翼的克隆与生物信息学分析

利用长片段PCR、基因组步移法及T-A克隆技术,成功克隆出河川沙塘鳢(Odontobutis potamophila)GH基因全长序列,提交至GenBank获得登录号MH717101。河川沙塘鳢GH基因全序列长5 120 bp,5'端和3'端侧翼序列长度分别为920、682 bp,经预测,上游区域含有MF3、GAGA factor、HNF-3alpha、C/EBP、R2、GATA-1等多种转录调控元件;转录单元长3 518 bp,包含4个内含子和5个外显子,4个内含子大小分别为75、333、2 070和121 bp,5个外显子长度分别为150、131、117、138和373 bp,第3内含子长达2 070 bp,其长度是翘嘴鲌(Culter alburnus)第3内含子的4倍以上;开放阅读框区(open reading frame,ORF)为594 bp,编码由197个氨基酸残基组成的蛋白质多肽。河川沙塘鳢与鲈形目、鲉形目、鲤形目、鲇形目等13种鱼类的氨基酸序列同源性比较表明,其与彼氏冰鰕虎鱼(Leucopsarion petersii)同源性最高,为83.8%,与草鱼(Ctenopharyngodon idella)同源性最低,为49.1%,在180~197氨基酸序列处,河川沙塘鳢表现出高度不保守性,与所列鱼类氨基酸排列均完全不一致。该研究结果为进一步研究河川沙塘鳢GH基因的表达、功能及其转录调控特征奠定了分子基础。     

副猪嗜血杆菌中毒素蛋白基因hipA的生物信息学分析

为预测毒素蛋白HipA的二级结构和B细胞抗原表位,首先从GenBank中查找副猪嗜血杆菌毒素蛋白基因hipA的序列,应用生物信息学方法,对副猪嗜血杆菌毒素蛋白HipA的理化性质、二级结构和B细胞抗原表位进行预测。结果显示,HipA蛋白的理论等电点为7.23,前50个氨基酸为信号肽,二级结构的预测结果显示该酶主要以α螺旋、无规则卷曲和延伸链为主,只有少数的β转角;推测该蛋白有17个B细胞优势抗原表位区域。该研究为进一步研究分析副猪嗜血杆菌毒素蛋白HipA的功能奠定理论基础。     

绿色杜氏藻DvGGPS生物信息学及转录差异研究

香叶酰香叶酰焦磷酸合成酶(GGPS)能够催化焦磷酸异戊烯酯(IPP)与二甲基丙烯焦磷酸(DMAPP)反应形成二萜化合物通用前体香叶酰基香叶酰焦磷酸(GGPP)。为深入了解GGPS蛋白在类胡萝卜素合成途径中的作用,通过Illumina Hi Seq TM 2000高通量测序获得Dv GGPS基因c DNA全长序列,对GGPS基因序列进行生物信息学分析,并研究花生四烯酸(AA)、乙酰水杨酸(ASA)和硫酸铈铵(ACS)对Dv GGPS基因转录水平的影响及绿色杜氏藻类胡萝卜素含量变化。生物信息学分析结果表明,Dv GGPS基因c DNA全长2 229 bp,含1 041 bp开放阅读框,编码346个氨基酸。GGPS蛋白质序列理论等电点(p I)为5.82,相对分子质量为37.66 k Da,该蛋白为疏水性蛋白,无信号肽和跨膜区域。二级结构预测显示该蛋白分子中α-螺旋结构最多,占57.23%。同源比对结果表明,绿色杜氏藻GGPS蛋白与雨生红球藻亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,62.5 mg·L~(-1)AA、50 mg·L~(-1)ASA和0.8 mg·L~(-1)ACS处理的Dv GGPS基因转录水平达到最高,此时类胡萝卜素含量也均有提高,说明绿色杜氏藻类胡萝卜素的生物学合成可能是通过诱导Dv GGPS基因表达实现的,Dv GGPS基因在类胡萝卜素生物合成中起关键作用。Dv GGPS基因的克隆及表达调控研究为今后探明类胡萝卜素积累的分子机理提供了重要参考,也为进一步通过代谢工程手段提高绿色杜氏藻类胡萝卜素含量奠定了理论基础。     

两个溶藻弧菌胞外多糖合成基因簇的生物信息学分析

溶藻弧菌是我国南方海水养殖最重要的病原菌之一。胞外多糖(EPSs)是细菌产生的一类具有复杂结构的多糖类物质,影响其致病性和环境适应力。基因组分析发现溶藻弧菌ZJ-51存在4个与胞外多糖合成有关的基因簇,笔者对其中2个基因簇CPS1357和CPS4543进行了生物信息学分析和实验验证。结果表明,基因簇CPS4543编码3个多糖外膜转运体系的同源蛋白Wza-Wzb-Wzc,而CPS1357编码的17个蛋白与多糖合成、转运以及调控有关。但通过染色实验、菌落形态观察和运动性分析证实这2个基因簇的缺失并不影响EPSs的合成、生物膜的形成、菌落形态及运动性。这可能是这2个基因簇在当前测试条件下受到抑制或需要特殊的环境因子诱导表达,对溶藻弧菌EPSs合成调控机制的研究,能更好地了解该病原菌在环境中的适应性。     

水稻黄嘌呤脱氢酶基因OsXDH克隆及表达分析

[目的]克隆水稻黄嘌呤脱氢酶(Xanthine dehydrogenase,XDH)基因(OsXDH),分析其生物信息学特性及表达特性,为研究XDH在水稻生长发育和响应逆境胁迫中的调控机制提供理论依据.[方法]以粳稻品种日本晴为材料,采用同源克隆技术克隆OsXDH基因,应用生物信息学方法对其氨基酸序列进行分析.利用实时荧光定量PCR (qPCR)检测OsXDH基因的组织表达特性及逆境胁迫下的表达情况,并对不同转基因株系乳熟期剑叶OsXDH基因表达量、XDH活性和叶绿素含量进行比较分析.[结果]克隆获得OsXDH基因的开放阅读框序列(ORF)(GenBank登录号LOC4333171),其长度为4110 bp,编码1369个氨基酸.OsXDH蛋白分子量大小为150.23 kD,理论等电点(pI)为6.54,与小麦、高粱、玉米、谷子和油菜等作物XDH蛋白氨基酸序列的相似性分别为84.54%、84.07%、81.52%、76.35%和69.22%,表明XDH蛋白氨基酸序列具有高度保守性.OsXDH基因在水稻不同组织部位均有表达,灌浆期的表达量显著高于苗期和分蘖盛期(P<0.05),且受干旱、黑暗、高温和盐胁迫诱导高效表达.OsXDH过表达水稻转基因株系乳熟期剑叶的XDH活性和叶绿素含量高于野生型,OsXDH干扰转基因株系的XDH活性和叶绿素含量低于野生型.[结论]OsXDH基因受水稻生长发育和逆境胁迫因子诱导表达,推测其是调控水稻生长发育和响应逆境胁迫的关键基因.