茄子1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶基因的生物信息学及其响应逆境胁迫的表达分析

基于课题组前期得到的茄子低温转录组数据,筛选到1个1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC)合成酶基因SmACS。研究发现,SmACS编码的氨基酸序列与大豆ACS的同源性最高,并且含有ACC合成酶特有的7个保守结构域和11个不变的氨基酸残基。该SmACS基因位于第8号染色体上,全长3 550 bp,编码序列长1 437 bp,含3个内含子和4个外显子,属典型的ACS基因结构。其编码的蛋白质由478个氨基酸组成,分子质量为54.03 kDa,等电点为6.48,亲水系数为-0.206,是一种定位于细胞质的不稳定的非分泌型亲水蛋白;该蛋白的主要构成元件为α-螺旋和无规则卷曲,具有保守的Aminotran_1_2结构域,含有39个磷酸化位点,其中以丝氨酸和苏氨酸为主。SmACS蛋白主要与ACC氧化酶等发生相互作用。该基因启动子中含有脱落酸、乙烯、冷胁迫、水杨酸及伤口响应等有关的顺式作用元件。实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)结果证实,SmACS基因受低温、高温、干旱和盐诱导而上调表达,其中尤以低温胁迫诱导效果最为显著。上述结果可为进一步研究茄子SmACS基因的功能奠定理论基础。     

黄花蒿1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因的生物信息学分析

以黄花蒿(Artemisia annua L.)1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因(DXR)为研究对象,利用美国国家生物技术信息中心(NCBI)网站及生物信息学软件对碱基分布、氨基酸组成、亲疏水性及编码蛋白结构进行预测,用Clustal W进行多序列比对,用MGEA构建系统发育树,用STRING进行蛋白互作网络分析,研究黄花蒿DXR基因特征并预测分析DXR蛋白结构与功能。结果表明:黄花蒿DXR基因mRNA序列长度为1 419 bp,编码蛋白包含472个氨基酸,等电点为6.15;DXR蛋白为疏水性蛋白,无信号肽,无跨膜结构域。多序列比对及系统发育树分析表明,黄花蒿DXR蛋白与杭白菊DXR(BAE79548.1)的相似度最高,为98%,且处于同一分支,亲缘关系较近。蛋白结构分析显示,α-螺旋、无规则卷曲是黄花蒿DXR蛋白的主要结构元件。互作网络分析显示,黄花蒿DXR在2-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate,MEP)代谢途径中,可与CMS、DXS、HDS等多个蛋白发生互作。黄花蒿DXR基因在进化过程中相对保守,获得的保守区序列信息为其他物种DXR基因的克隆奠定了基础,深入研究该蛋白酶的结构和功能特征,也为今后提高青蒿素的生物合成量提供理论支持。     

结球白菜 COR 基因克隆及序列分析

为了解结球白菜（Brassica campestris ssp ．pekinensis）COR 基因结构特征,设计1对保守简并引物,利用 RT-PCR 和普通 PCR 方法扩增 COR 基因。结果表明：获得冷诱导结球白菜 COR 基因的编码区 cDNA。该基因命名为 BpCOR,预测编码1个由142个氨基酸组成的理论分子量为14．82 kD 的蛋白。BpCOR 蛋白与十字花科其他植物 COR 蛋白高度同源,具有很高的亲水性,且预测能形成α-螺旋-环-螺旋的超二级结构。     

绵羊GP5基因的生物信息学分析

为探讨绵羊血小板糖蛋白V基因(Glycoprotein V，Platelet，GP5)编码蛋白的结构和功能，以NCBI网站的GenBank数据库中发布的绵羊GP5基因序列(登录号为XM_ 027965957.1)为基础，采用生物信息学在线工具和软件对绵羊的GP5基因进行生物信息学分析。结果表明，绵羊GP5基因序列中包含1个最大长度为1 620 bp的开放阅读框，推测其编码539个氨基酸，其中亮氨酸含量最多，为22.6%。GP5基因所编码的蛋白其相对分子质量约为59 305.38 KDa，理论等电点为9.40；亚细胞定位结果表明其主要位于内质网(44.4%)。GP5蛋白含有信号肽和跨膜螺旋结构，在二级结构预测中，该蛋白以无规卷曲为主，为70.14%。GP5蛋白三级结构主要由无规卷曲折叠缠绕形成，与二级结构预测结构一致。     

百子莲赤霉素受体基因ApGID1全长的克隆及功能分析

为揭示赤霉素(gibberellin,GA)对根茎类花卉百子莲(Agapanthus praecox ssp.orientalis)生长发育的调控机制,利用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)方法获得百子莲GA受体基因GIBBERELLIN INSENSITIVE DWARF1(GID1)全长cDNA,命名为ApGID1。该基因cDNA全长为1 629bp,其中5’非编码区(untranslated region,UTR)372bp,3’端UTR 213bp;编码区全长为1 044bp,共编码347个氨基酸;结构预测显示,ApGID1蛋白由8条β-折叠和7个α-螺旋组成袋状结构域,能够与GA分子结合。推导的ApGID1蛋白氨基酸序列与陆地棉(Gossypium hisutum)具有较高的同源性,可达71.8%。系统进化表明,百子莲与单子叶植物小麦(Triticum aestivum)、大麦(Hordeum vulgare)和玉米(Zea mays)聚为一类,与双子叶植物进化关系较远。ApGID1基因在根、茎和花药中表达量高。亚细胞定位显示ApGID1是核蛋白,是GA信号通路的重要组成部分。拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过表达ApGID1可促进开花和株高建成。     

大鼠单核细胞趋化蛋白-1基因的生物信息学分析

[目的]对大鼠单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)基因编码的蛋白质进行结构和性质分析。[方法]利用生物信息学方法对大鼠MCP-1基因编码的蛋白质的理化性质和结构进行分析,并分析该基因与其他物种的生物进化关系。[结果]大鼠MCP-1基因与小鼠的亲缘关系最近;大鼠MCP-1蛋白是一个稳定的亲水性碱性蛋白,分子式为C_(721)H_(1175)N_(197)O_(223)S_9,理论等电点为9.20,由8.78%的α-螺旋、35.81%的折叠延伸链、55.41%的无规则卷曲组成,有1个SCY结构域;该蛋白可能的信号肽剪切位点在第17位点处。[结论]MCP-1蛋白是一个稳定的亲水性分泌蛋白。该研究结果可为MCP-1的进一步研究提供理论依据。     

不结球白菜热激蛋白BcHSP81-4基因原核表达及生物信息学

从不结球白菜Pol_CMS胞质不育系SSH差减文库中得到1条热激蛋白基因的EST序列,通过对该基因的NCBI网上BLAST比对发现,与热激蛋白的同源性最高,与拟南芥HSP81-4(AT5G56000)同源性高达96％,命名为BcHSP81-4。将BcHSP81-4基因片段连接到原核表达载体PGEX-4T-3,转化大肠杆菌BL21(DE3)后诱导重组蛋白的表达。经IPTG诱导后进行SDS-PAGE电泳,产生了预期大小的重组蛋白,进一步证明了该基因属于热激蛋白90家族。并采用生物信息学方法,利用多种在线软件对不结球白菜热激蛋白BcHSP81-4的理化性质、亲水性、跨膜区、亚细胞定位及蛋白质结构进行预测和分析。理化性质分析结果显示,该蛋白质含699个氨基酸,分子量为80 050,理论等电点pI值为4.95。TMpred跨膜分析结果显示,它含有1个显著的跨膜螺旋区,这个区域与ProtScale预测的疏水区基本对应。用TargetP server和WOLFPSORT server程序预测该蛋白质为细胞质蛋白质,二级结构以α-螺旋和随机卷曲为主。     

杜仲2-甲基-D-赤藓糖醇-2,4-环焦磷酸合酶基因全长cDNA克隆与序列分析

2-甲基-D-赤藓糖醇-2,4-环焦磷酸合酶(MDS)基因曾被认为是调控植物2-甲基-D-赤藓糖醇4-磷酸(MEP)途径的一个关键节点。为解析杜仲MDS基因序列信息和预测基因功能,以叶片cDNA为模板,采用反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)及cDNA末端快速扩增(RACE)技术分离出杜仲MDS基因的cDNA克隆,并通过一系列生物信息学方法进行序列分析。结果表明:EuMDS基因cDNA全长976 bp,5′端非编码区长119 bp,3′端非编码区长146bp,编码236个氨基酸。推导EuMDS氨基酸序列中包含转运肽序列(A1~A56)以及多个植物MDS蛋白保守的功能位点(A84,A87,A89,A121,A213,A217,A221,A223,A228)。推导EuMDS蛋白二级结构中α-螺旋占40.3%,β-折叠占13.6%,螺环结构占46.2%。推导EuMDS蛋白三级结构由3个亚单位组成,并相互围绕形成1个分子内腔。系统进化分析表明EuMDS蛋白与啤酒花MDS蛋白亲缘关系最为接近。预测所克隆的EuMDS基因在杜仲萜类生物合成中发挥重要功能。     

球孢白僵菌甘露醇1-磷酸脱氢酶cDNA克隆及生物信息学分析

本研究利用RT-PCR技术克隆获得了球孢白僵菌(Beauveria bassiana)甘露醇1-磷酸脱氢酶(Bb MPD)基因的cDNA序列,并对其氨基酸序列进行生物信息学分析,明确其蛋白典型特征。结果显示,Bb MPD基因cDNA序列长1 176 bp,编码391个氨基酸,分子量约为42.9 k D,理论等电点为5.09;不具有信号肽,属于非分泌蛋白;无跨膜结构,是亲水性蛋白;亚细胞定位预测显示Bb MPD蛋白主要位于细胞质;具有典型的甘露醇1-磷酸脱氢酶保守结构域;α螺旋和无规则卷曲是Bb MPD蛋白主要的二级结构。该结果为进一步研究Bb MPD基因及其功能奠定了基础。     

猪链球菌rpoE基因克隆及生物信息学分析

本研究旨在克隆猪链球菌rpoE基因,并通过生物信息学软件预测分析猪链球菌rpoE基因编码蛋白功能及其调节机制。以猪链球菌基因组为模板扩增rpoE基因,成功测序后通过生物信息学软件预测该基因编码蛋白的理化性质、抗原表位等。结果表明,成功克隆的猪链球菌rpoE基因全长582 bp,编码一种富含谷氨酸、天冬氨酸及丝氨酸的亲水性胞质蛋白;二级结构分析显示,RpoE蛋白主要结构元件为α-螺旋和无规则卷曲,分别占52.3%和36.3%。综合分析认为,RpoE蛋白上存在5个优势抗原表位。     

木薯SCARECROW-LIKE(SCL)基因克隆、生物信息学及非生物胁迫下表达分析

[目的]克隆木薯SCARECROW-LIKE(MeSCL)基因,对其进行生物信息学分析,并检测其在非生物胁迫下的表达情况,为深入研究木薯MeSCL基因响应非生物胁迫的调控机制提供理论参考.[方法]以木薯品种D346为材料,采用RT-PCR克隆MeSCL基因编码区(CDS)序列,并利用生物信息学分析软件进行序列特征分析,采用实时荧光定量PCR检测其在干旱、盐、氧化和低温胁迫下木薯叶片中的表达情况.[结果]克隆获得的MeSCL基因编码区(CDS)序列全长1655 bp,与参考序列(GenBank登录号LOC110627921)仅存在2个碱基的差异,开放阅读框(ORF)的长度为1560 bp,编码519个氨基酸,编码蛋白分子量为57.84 kD,等电点(pI)为6.08,脂肪系数为80.46%,总平均亲水性指数为-0.195,为亲水性蛋白,含有1个信号肽、6个从内部到外部的跨膜螺旋区和5个从外部到内部的跨膜螺旋区,定位于细胞核和内质网中,属于GRAS蛋白家族成员,具有该家族的保守结构域.MeSCL蛋白三级结构模型显示,该蛋白含有14个典型的α螺旋、10个β-折叠和36个β-转角.MeSCL蛋白与橡树HbSCL蛋白的相似性最高,为90.80%,与蓖麻RcSCR、胡杨PeSCL、毛果杨PtSCR、可可树TcSCR和哥伦比亚锦葵HuSCL蛋白的相似性在80.00%左右.MeSCL基因受干旱、盐、氧化和低温胁迫诱导表达量整体呈升高趋势,但在不同处理时间的表达量存在明显差异,其中,干旱和氧化胁迫下,MeSCL基因均在处理24 h时表达量最高,分别是对照的6.05和11.17倍,而盐和低温胁迫下,MeSCL基因均在处理6 h时表达量最高,分别是对照的11.76和3.80倍.[结论]MeSCL基因参与木薯植株的非生物胁迫响应,正向调控其抗非生物胁迫能力.     

日本血吸虫SjEA基因的克隆和分析

为获得新的可表达保护性抗原分子的编码基因,以日本血吸虫虫卵抗原免疫血清筛选日本血吸虫虫卵cDNA文库,对获得的阳性克隆进行PCR鉴定并测序后,通过互联网将测序结果进行同源性分析和功能预测．结果发现,筛选到3个与GenBank中SjEA基因(登录号为AB017096)具有100％同源性的阳性克隆．序列分析表明,该基因全长774bp,编码257个氨基酸,编码蛋白的等电点为8．76,相对分子质量为28900;为一非跨膜蛋白,二级结构预测具有2个α-螺旋区,3个β-折叠区,4个无规卷曲区,具有一个称为TonB的PS00430保守区．     

麦洼牦牛NPM1基因的克隆及生物信息学分析

采用分子克隆技术获得麦洼牦牛NPM1基因编码区序列,并通过普通PCR法检测NPM1基因在麦洼牦牛各组织中的表达分布,同时采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的基本理化性质进行预测分析。结果表明:麦洼牦牛NPM1基因包含一个长度为885bp的开放阅读框,编码294个氨基酸,与普通牛NPM1基因序列的的同源性为99.4%,且与家犬(93.1%)、人(93.2%)也有较高同源性。根据DNAStar翻译出氨基酸序列,发现麦洼牦牛NPM1基因编码氨基酸序列第239位和261位发生了突变,分别由R变为K和L变为P;所编码的蛋白属于亲水性蛋白,二级结构主要有α-螺旋和无规卷曲;Interpro在线工具对牦牛NPM1基因编码蛋白进行结构域预测,第12~118位间有完整的核质蛋白核心结构域。系统进化树表明麦洼牦牛与黄牛、家犬及人遗传距离最近。     

鸽泛素折叠蛋白基因的生物信息学分析

通过对鸽脑垂体cDNA文库进行筛选,获得泛素折叠蛋白(ubiquitin-fold modifier 1,Ufm1)基因的全长cDNA序列,并通过生物信息学方法对鸽Ufm1的E序列进行相关分析预测该基因编码蛋白的理化特性、翻译后的修饰位点及二级结构等.研究结果表明:Ufm1基因全长781 bp,包含1个258 bp的ORF编码85个氨基酸,该序列的GenBank登录号为EU914822.Ufm1属于非跨膜蛋白,cDNA编码的氨基酸序列发现糖基化位点4个,预测到有3个Ser和4个Thr存在潜在的磷酸化.预测此Ufm1的二级结构中β延伸链占34.1%,α螺旋占24.7%,无规则卷曲占41.2%.Ufm1基因的全长DNA序列的筛选及分析结果可为泛素-蛋白酶体通路在鸽就巢泌乳机制中作用的相关研究提供理论参考.     

青杄类伸展蛋白基因PwELP1的克隆及表达分析

【目的】克隆青杄类伸展蛋白(extensin-like proteins,ELPs)基因PwELP1并分析该基因的表达特性,为研究ELP基因家族的功能奠定基础。【方法】以青杄cDNA文库为模板,用RACE-PCR方法克隆青杄类伸展蛋白编码基因PwELP1的cDNA全长,利用DNAMAN确定PwELP1的编码框及蛋白氨基酸的翻译,运用clustalx软件与Espript工具进行多序列比对,利用MEGA 5软件的邻位相连法构建系统树,并对编码蛋白进行生物信息学分析;利用RT-qPCR检测PwELP1基因在青杄不同组织中表达的特异性、花粉和种子不同萌发时期及幼苗受到不同逆境处理时的表达差异,分析该基因的组织发育及逆境响应表达特点。【结果】PwELP1基因全长832bp,其编码一个由159个氨基酸组成的蛋白,该蛋白的N端与C端均有比较保守的结构域;此蛋白二级结构由1个α-螺旋、5个β-折叠与3个β-转角结构构成,对其三级结构的预测印证了这一结果,同时发现该蛋白中还存在部分无规则卷曲。其分子质量为17.03ku,理论等电点为5.81。PwELP1在青杄花粉中的表达量较高,且在花粉萌发后期(30~36h)以及种子萌发初期(第2天)表达量高;PwELP1的表达不同程度地受低温、高温、茉莉酸甲酯(MeJA)、H_2O_2、脱水以及脱落酸(ABA)等非生物逆境胁迫处理的诱导,尤其是H_2O_2、高温和ABA,处理初期表达量就显著升高。【结论】PwELP1在青杄花粉和种子萌发过程中可能发挥重要功能,并可参与青杄对非生物逆境胁迫的响应过程。     

温带臭虫细胞色素P450 CYP4C1蛋白生物信息学分析

为阐明CYP4家族基因在温带臭虫(Cimex lectularius)解毒代谢机制中的作用,应用生物信息学软件对温带臭虫CYP4C1蛋白的结构与生物学特性进行预测和分析.通过GenBank数据库获得温带臭虫CYP4C1基因与CYP4C1蛋白序列信息,利用生物信息学软件对CYP4C1基因、CYP4C1蛋白进行分析;并构建系统发育树.结果表明,温带臭虫CYP4C1的cDNA编码区全长为1053bp,编码500个氨基酸;第5～23位氨基酸为疏水区;不稳定指数为37.85;在5～27位氨基酸之间形成1个典型的跨膜区;无信号肽结构;亚细胞定位在细胞质中;具19个磷酸化位点,3个糖基化位点以及4个N-酰基化位点;二级结构预测显示,主要结构元件为α-螺旋和无规卷曲;含3个二硫键;含P450结构功能域.     

茄子Ⅳ型查尔酮异构酶基因SmCHI2的克隆与分析

【目的】探究茄子花青素合成通路中关键酶SmCHI2的蛋白特性和表达特性，为完善茄子花青素生物合成途径和品质育种提供一定的理论基础。【方法】通过同源克隆获得茄子SmCHI2基因全长序列，利用在线分析工具对其蛋白理化性质进行预测，利用ClustalX 1.7、GeneDoc 2.7.0和Mega 6.0软件进行蛋白序列比对和系统进化树分析，利用qRT-PCR分析SmCHI2基因的表达模式。【结果】SmCHI2基因编码区全长633 bp,编码210个氨基酸。蛋白理化性质分析显示SmCHI2蛋白分子量为23.98 kDa,理论等电点为4.81,且为不稳定的亲水性蛋白。二级和三级结构预测显示SmCHI2蛋白结构主要包括α-螺旋、随机卷曲、延伸链和β-转角。多序列比对表明SmCHI2与LcCHI(枸杞AIC33515.1)、LrCHI(黑枸杞AQZ26680.1)、CaCHI2(辣椒XP＿016573438.1)和StCHI3(马铃薯XP＿006365329.1)等Ⅳ型CHI蛋白具有相同的活性和识别位点，且在系统进化树中属于同一分支。亚细胞定位结果显示，SmCHI2蛋白在细胞核、细胞膜和细胞质中均...     

斯氏副柔线虫SHR基因表达载体的构建及生物信息学分析

为探讨斯氏副柔线虫免疫相关SHR基因作为疫苗候选抗原及早期诊断抗原的可能性,提取斯氏副柔线虫的总RNA,用RT-PCR技术扩增SHR基因,并将PCR产物克隆到pMD19-T载体,构建原核表达载体pET-30a(+)-SHR,利用在线软件对该基因编码蛋白序列进行生物信息学分析。结果表明:克隆获得SHR基因全长1 083 bp,编码360个氨基酸,理论等电点为6.09,无信号肽和跨膜区;磷酸化预测含有29个磷酸化位点;结构分析发现,α-螺旋构成二级结构的主要成分,亲水性氨基酸比例超过60%;抗原表位预测表明,SHR蛋白是一种抗原性较高的亲水性蛋白。推测SHR有望用作斯氏副柔线虫的免疫诊断抗原和疫苗候选抗原。     

水稻基因OsGLP1-2的克隆、表达及功能分析

【目的】克隆水稻镉(Cadmium, Cd)响应基因OsGLP1-2,并对其进行生物信息学及Cd胁迫处理的表达模式分析，为探索OsGLP1-2基因在水稻中应对重金属胁迫的分子机制提供基础。【方法】以水稻为材料，利用PCR克隆OsGLP1-2基因，并利用生物信息学方法对其顺式作用元件、二级结构和疏水性等进行分析，用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其在100μmol/L Cd处理下，水稻茎部和根部中的表达特征，再利用转基因酵母进行Cd耐受性分析。【结果】水稻OsGLP1-2基因编码区(CDS)序列长度为651 bp,编码216个氨基酸，其编码蛋白的相对分子量为22.48 kDa,理论等电点(PI)为7.16,为稳定性的中性疏水性蛋白，含有Cupin结构域，属于Cupin家族，该家族在植物防御等方面发挥着重要作用。同源家族进化树表明该基因是单独的一支，但与大麦HvGER5a的亲缘关系最为接近，表明OsGLP1-2可能具有HvGER5a类似的功能。二级结构分析表明该蛋白含有10个β折叠、8个α螺旋和17个无规卷曲结构。并且OsGLP1-2具有光、干旱等环境诱导相关的调节元件以及生长素、...     

油茶14-3-3蛋白基因的cDNA克隆及序列分析

以构建的油茶近成熟种子cDNA文库和EST文库为基础,采用分子克隆技术,分离克隆1个14-3-3蛋白的全长cDNA序列,由1 156个核苷酸组成,5'非编码区57 bp,3'非编码区301 bp,开放阅读框长777 bp,编码259个氨基酸.该基因编码蛋白的分子质量为29.466 ku,等电点4.78,无信号肽序列,是非分泌蛋白,命名为Co-14-3-3a.推测的二级结构有9个α-螺旋,1个反平行的β-折叠,位于αC和αD之间.