紫花苜蓿蛋白质二硫键异构酶mPDI的生物信息学分析与同源建模

紫花苜蓿蛋白质二硫键异构酶的基因已经被克隆测序。利用其mRNA及氨基酸序列,应用生物信息学软件预测了该蛋白质的理化性质、亲/疏水性、信号肽、二级结构、卷曲螺旋结构、跨膜区域、糖基化位点、活性位点、亚细胞定位、功能结构域及高级结构。结果表明,该蛋白质是一个整体疏水性蛋白,细胞定位为粗面内质网,含有512个氨基酸,理论等电点为4.98,信号肽位于1～24号氨基酸;二级结构中α-螺旋占26.37％（135AA）,无规则卷曲占53.32％（273AA）,延伸链占20.31％（104AA）;包含3个卷曲螺旋结构,3个糖基化位点,2个硫氧还蛋白结构域,2个硫氧还蛋白活性位点。Ramachandram结构检测表明此模型的三维结构符合立体化学能量规则。     

紫花苜蓿乙酰CoA硫解酶的生物信息学分析与同源建模

[目的]对紫花苜蓿中的乙酰CoA硫解酶进行生物信息学分析与同源建模。[方法]应用生物信息学软件预测紫花苜蓿乙酰CoA硫解酶的理化性质、亲/疏水性、卷曲螺旋结构、糖基化位点、活性位点、亚细胞定位、二级结构、结构域及三维高级结构。[结果]该蛋白质是一个极疏水性蛋白,含403个氨基酸,理论等电点为6.95;包含1个明显卷曲螺旋结构、5个糖基化位点、1个硫解酶结构域;二级结构中α-helix(Hh)占39.95%、Extended strand(Ee)占16.38%、Random coil(Cc)占43.67%;Ramachandram结构检测表明预测蛋白质残基的二面角有90%以上位于黄色区域,符合立体化学能量规则。[结论]为该蛋白功能的探索提供了一定的理论参考。     

猪LBP基因电子克隆及生物信息学分析

利用电子克隆技术,以人脂多糖结合蛋白（LBP）基因（NM₀04139）为种子序列,克隆猪LBP基因。结果表明:所克隆的LBP基因开放阅读框长为1 446bp,编码481个氨基酸。推导其氨基酸序列与人、小鼠、大鼠、牛、狗的相似性分别为74.2%、64.8%、63.2%、77.1%和74.6%。进化树分析显示,猪与牛LBP基因进化距离最近,与大鼠最远。生物信息学分析表明,所克隆的猪LBP蛋白分子大小为53.036 7ku,理论等电点为6.43;亚细胞定位预测猪LBP属于分泌蛋白,主要在线粒体（44.4%）和高尔基体（22.2%）中表达;N端存在信号肽,且在25～26位氨基酸可能存在裂解位点。N端的疏水性较强,且位于信号肽处,最大疏水性值为2.478,最大亲水性值为1.956;由胞外区（1～6位氨基酸）、跨膜区（7～29位氨基酸）和胞内区（30～481位氨基酸）3个部分组成的膜蛋白,有9个Ser、8个Thr和2个Tyr,可能成为蛋白激酶磷酸化的位点;LBP膜外区蛋白由多个α螺旋,膜内区由多个β折叠构成,α螺旋和β折叠平行交替排列,构成一个弯曲螺旋状结构;在33～256和271～474位氨基酸残基之间分别有1个BPI1和BPI2的保守结构域。     

四棱豆纤维连接蛋白基因部分序列克隆与分析

利用已报道的FNDC基因序列的保守区域设计引物,用所设计的引物扩增四棱豆FNDC基因的部分序列,将序列提交GenBank,获1个登录号FJ176925.通过对该序列的同源性比较分析发现,该序列与目前数据库中山豆根YP_001511236序列具有明显的同源性.该序列在112～651 bp片段上包括了1个开放性阅读框,起始密码子为ATG,终止密码子为TGA.将ORF处的氨基酸序列继续进行生物信息学的分析,对其进行的1级结构分析和2级结构分析中,表明该序列是一个酸性蛋白,亲水性较弱,疏水性较强,信号肽序列为第23位～第45位,亚细胞定位最大可能性为定位于细胞外.含有N型糖基化位点,蛋白激酶C磷酸化位点,酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,C-末端锚定微体信号,纤维素结合结构域.主要以α-螺旋,不规则盘绕和延伸链为该蛋白最大量的结构元件,β-折叠散布于整个蛋白质中.     

莜麦AnHRGP基因的生物信息学分析

以AnHRGP基因编码的富含羟基脯氨酸糖蛋白(AnHRGP)为研究对象,用生物信息学方法对该蛋白质的一级结构及理化性质、跨膜区、亲疏水性、二级结构及功能位点、三级结构特点等进行分析。应用ExPASy在线分析AnHRGP的氨基酸组成及理化性质,通过SOMPA在线预测AnHRGP的二级结构,应用TMHMM Server v. 2.0对AnHRGP进行跨膜结构分析,采用Phyre~2对蛋白质的三级结构进行建模。结果表明,该蛋白基因的开放阅读框(openreadingframe,简称ORF)可以编码202个氨基酸,是一种无信号肽、无跨膜结构、无卷曲螺旋结构、定位于叶绿体和线粒体基质空间的不溶性疏水蛋白。无规则卷曲为AnHRGP中成分最多的二级结构。通过Phyre~2工具模拟出了该蛋白质的三级结构模型。     

炭疽属植物病原真菌分泌蛋白的预测及比较分析

植物病原真菌分泌蛋白在其致病过程中起着重要的作用。通过NCBI数据库下载前人已报道的24种炭疽属植物病原真菌全基因组序列,利用SignalP v5.0、ProtComp v9.0、TMHMM v2.0等在线分析程序对这些炭疽菌蛋白质的跨膜结构、信号肽、糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定位点、亚细胞定位等进行预测分析,根据分泌蛋白的典型特征筛选获取24种炭疽菌的分泌蛋白。结果显示：在约34万条蛋白序列中,分泌蛋白所占比例为2.14%～3.76%,其氨基酸残基数量多集中于100～300个,并且氨基酸组成相似度较高,其中以丙氨酸残基在分泌蛋白中的含量最高,所占比例达9.72%～10.54%;同时,24种炭疽菌分泌蛋白的信号肽在-3和-1位切割位点处相对比较保守,属于A-X-A类型,其氨基酸残基数量多集中于17～22个。可见,炭疽属不同种之间分泌蛋白的比例、氨基酸组成、信号肽特征等存在差别,但差异并不大。     

奥利亚罗非鱼DMRT1基因推导蛋白的结构和功能预测

利用生物信息学的方法对DMRT1基因推导的氨基酸序列进行结构特征和功能域预测分析,探讨了DMRT1的信号肽、亲/疏水性、跨膜拓扑结构、卷曲螺旋结构、基序、功能域及高级结构.结果表明: DMRT1基因推导蛋白不含螺旋卷曲区域,没有信号肽,是一个非跨膜的亲水性稳定蛋白,该蛋白以游离形式存在于细胞质内,不会发生跨膜运动.DMRT1基因推导蛋白包含两个相同的保守的功能结构域,分别行使性别调控,使DNA形成二聚体和结合回纹结构的功能.DMRT1基因推导蛋白含有多个磷酸化位点,推测它可能在细胞信号传导中发挥作用,且其生物活性可能接受信号途径中多种信号的调控.DMRT1的高级结构中含有两个α-螺旋区域.以上结论为实验室研究奥利亚罗非鱼DMRT1基因编码蛋白的功能,为明确DMRT1基因与性别调控的关系奠定了基础.     

米曲霉6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因(gnd)的克隆及生物信息学分析

采用PCR技术从米曲霉CICC2012菌株基因组中克隆6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因(gnd),并利用生物信息学手段对其氨基酸序列、进化树、理化性质、蛋白质结构等进行分析.序列测定和分析结果表明.gnd基因序列长为1 723 bp.包含1个1 551 bp的开放阅读框,编码516个氨基酸;gnd基因编码的6PGDH氨基酸序列与黄曲霉6PGDH基因的同源性为99％,存在的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸磷酸化位点分别有11,2和6个;6PGDH蛋白分子量为57.3 kD,等电点为5.63; gnid基因编码蛋白二级结构α-螺旋区域占44.57％,β-折叠区域占12.79％.无规则卷曲区域占42.64％;氨基酸残基11～195位点为NADP+结合区域.     

β-苦瓜蛋白质分子结构模建研究

使用DNAMAN软件分析β-苦瓜蛋白质氨基酸组成,亲水、疏水性,用生物信息学在线网站预测其基本特性,二、三级结构,卷曲螺旋区域,PEST序列,并用生物信息学软件分析其表面电位、可及性,建立Ramachandran图对模建结果进行结构质量分析与检测评价.结果发现:β-苦瓜蛋白质有249个氨基酸,等电点9.19,亲水区域和疏水区域交错分布;消光系数为280 nm,属于稳定蛋白质,平均亲水性是-0.138;二级结构中α-螺旋占42.57%,延伸链占20.48%,不规则卷曲占36.95%;分布着3段卷曲螺旋区域,存在5段非PEST序列,无稳定二聚体、三聚体卷曲螺旋;β-苦瓜蛋白质的三级结构、表面电位和可及性的空间分布得到了模建,Ramachandran图检测表明此模型结构符合立体化学规则.     

重组UK114蛋白编码基因的序列特征及表达分析

UK114蛋白对调节calpain活性具有重要作用,为了初步研究UK114蛋白的生物学特性,在测序的基础上,克隆和鉴定了UK114蛋白基因,分析该蛋白结构及功能预测。提取山羊肝脏中的总RNA,通过特异性引物扩增,获得UK114蛋白基因的序列,利用生物信息学方法分析了UK114蛋白的理化性质、信号肽、疏水性、糖基化、磷酸化位点,并对其二、三级结构进行预测。结果表明,克隆所得到的重组UK114蛋白基因由414个核苷酸组成,编码137个氨基酸的蛋白,其分子量约为14 ku,等电点为6.19;该蛋白氨基酸组成中丙氨酸含量最高,占15.3%,缺乏组氨酸和色氨酸;该蛋白结构中不存在信号肽,也没有糖基化位点,存在多个磷酸化位点;蛋白质二级结构中α螺旋占到了35.04%,不规则卷曲占到37.23%,β折叠占21.17%;三级结构中α螺旋位于N端,β折叠主要位于C端。该蛋白没有信号肽和糖基化位点,说明该蛋白不是分泌蛋白,不能发生糖基化,说明结构相对来说不是很稳定;有多个磷酸化位点,决定了其功能的多样性和复杂性。研究结果可为后期的蛋白质功能研究提供一定的理论依据。     

棉花TRY基因的电子克隆

[目的]克隆棉花TRIPTYCHON(TRY)基因.[方法]利用电子克隆和RT-PCR相结合的方法,克隆棉花TRY基因,并利用生物信息学分析软件,分析棉花TRY蛋白的生物信息.[结果]从徐州142无绒无絮突变体中,克隆到棉花TRY基因,其ORF(Open reading frame )全长270 bp,编码89个氨基酸.棉花TRY蛋白属于不稳定、疏水性蛋白,不存在信号肽及糖基化位点,没有跨膜结构,定位于细胞核,三级结构不存在卷曲螺旋结构.[结论]在棉花中利用电子克隆技术克隆TRY基因是可行的,同时研究结果为进一步研究棉花TRY基因的功能和棉纤维发育调控机制提供理论依据.     

猪传染性胃肠炎病毒福建株M基因的克隆与生物信息学分析

对猪传染性胃肠炎病毒(porcine transmissible gastroenteritis virus,TGEV)福建分离株(TGEV-FJ 株)M基因进行克隆、测序,并利用生物信息学技术分析TGEV-FJ株M蛋白基因的同源性、信号肽、糖基化位点、磷酸化位点及其二级结构.结果显示,成功扩增出M基因完整目的片段(7...     

植物咖啡碱合成酶的生物信息学分析

采用生物信息学分析方法对 GenBank 中来源于茶树、可可、山茶等植物咖啡碱合成酶的氨基酸序列进行比对分析,就等电点、亚细胞定位、信号肽、跨膜螺旋、保守性功能结构域及基序、二级结构与三级结构等重要参数进行预测与分析。结果表明,植物咖啡碱合成酶主要定位于胞质和胞核中,含有磷酸化、酰基化和糖基化修饰位点,基于基因序列与保守结构域可被分成3种类型,其中 I 型与 II 型酶蛋白均属全α型水溶性酶蛋白,III 型酶蛋白除二级结构富含无规卷曲构件,还极有可能存在信号肽序列,但3类酶蛋白均无跨膜螺旋,三级结构预测显示,I 型、II 型酶蛋白极为相似,由α螺旋和横向β-折叠片层组成,III 型则α螺旋位于横向两端,中间由纵向β-折叠片层连接。     

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。     

美洲南瓜（Cucurbita pepo）种皮苯丙氨酸解氨酶基因克隆与表达分析

【目的】克隆有壳美洲南瓜种皮PAL基因（CP-PAL）,研究PAL基因在有壳和裸仁美洲南瓜种皮发育过程中的表达特性,为揭示美洲南瓜种皮发育机理及木质素积累在南瓜种皮发育中的作用等方面提供理论依据。【方法】利用RT-PCR,结合RACE技术克隆CP-PAL的全长序列并进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR技术,采用2-△△Ct方法对种皮发育过程中PAL基因的表达进行分析。【结果】CP-PAL序列全长为1 720 bp,含有一个1 359 bp的ORF,114 bp 5′端非翻译区、236 bp 3′端非翻译区及11 bp polyA结构,可编码452个氨基酸,分子量为48.86 kD,等电点为6.55,原子总数为6 885个,分子式为C2158H3449N607O657S14。通过BLASTX比对表明CP-PAL核苷酸序列及其氨基酸序列与黄瓜PAL核苷酸及其氨基酸序列的相似性最高。CP-PAL包含PAL-HAL、PLN02457及phe_am_lyase 3个结构域及酶活性中心序列（GTITASGDLVPLSYIA）,属于Lyase_I_Like超家族。CP-PAL不具有导肽及信号肽,为非跨膜蛋白,可能定位于细胞质及内质网上,属可溶性蛋白。CP-PAL蛋白含有4个酪蛋白激酶Ⅱ识别位点、6个蛋白激酶C识别位点、12个豆蔻酰化位点及2个糖基化位点。此外,分析可知CP-PAL有18个丝氨酸磷酸化位点、6个苏氨酸磷酸化位点及5个酪氨酸磷酸化位点。无规则卷曲是CP-PAL蛋白二级结构中最大量的结构元件,α-螺旋和延伸链分散于整个蛋白质中,且N-末端以无规则卷曲形式存在,C-末端以延伸链形式存在。CP-PAL氨基酸序列同挑选的其他14种植物的PAL氨基酸序列进行多重序列比较,发现功能区域的氨基酸序列较为保守,N-端的差异最大。系统进化树分析表明CP-PAL和黄瓜PAL蛋白的亲缘关系最近。CP-PAL蛋白三级结构以α-螺旋为主要结构元件,β-转角和无规则卷曲较少。实时荧光定量PCR分析表明PAL基因在有壳和裸仁美洲南瓜种皮发育中呈现反向对应的变化趋势：有壳美洲南瓜种皮PAL基因在自交授粉20 d后表达量增加,而裸仁美洲南瓜种皮PAL基因在20 d后表达量下降。整个种皮发育过程中,PAL基因在裸仁美洲南瓜中的表达量低于其在有壳美洲南瓜中的表达量。【结论】从有壳美洲南瓜种皮中克隆得到与木质素合成相关的PAL基因,该基因可能通过参与调控种皮木质素的合成从而影响美洲南瓜裸粒品种的种皮发育。     

部分小麦低分子量谷蛋白亚基二级结构的预测与分析

为了从蛋白质高级结构的水平上研究小麦低分子量谷蛋白结构与功能的关系,利用互联网上开放的预测软件和蛋白质序列分析软件对已获得全序列,并明确其染色体定位的19个LMW-GS基因的推导氨基酸序列进行二级结构的预测和分析。结果表明,在整个LMW-GS二级结构中,无规则卷曲最多,达69.51%,α-螺旋(28.97%)较β-折叠(1.36%)占有绝对优势,因而归属于α结构型蛋白。其中,信号肽由大量α-螺旋和微量无规则卷曲组成,N-端和重复区均由无规则卷曲占据,而C-末端除富含α-螺旋和无规则卷曲外,还是β-折叠的唯一分布区。同时,两个分子间二硫键存在于无规则卷曲中,而另有6个分子内二硫键分布于α-螺旋内或其附近,由此推导出小麦LMW-GS二级结构的平面模式图。这种特异的LMW-GS二级结构不仅进一步证明了“蛋白质一级结构决定高级结构”,以及信号肽引导新合成的LMW-GS顺利进入相应细胞器等经典理论,而且从空间结构的水平上阐释了LMW-GS多肽链致密化及其互聚体形成、富集,并与HMW-GS一起影响面粉加工品质的结构基础。     

不同植物查尔酮合成酶CHS基因的生物信息学分析

采用生物信息学方法对GenBank中已登录的10种不同植物中的查尔酮合成酶基因的核苷酸序列及所推测的氨基酸序列的理化性质、信号肽、跨膜结构、亲/疏水性、功能结构域以及其二级结构进行了详细的分析,构建了不同植物CHS的系统进化树。结果表明,10种植物中CHS基因的开放阅读框的全长在1.2 kb左右,大约编码399个氨基酸;不同植物中的CHS的氨基酸序列均包括1个N-糖基化位点(32NMSS),4个蛋白激酶c磷酸化位点(69TIR、158SVK、202TFR、359SAK)和1个查尔酮合成酶活性位点(161RLMMYQQGCFAGGTVLR),均不存在信号肽、无跨膜结构域,是一个疏水性蛋白。     

Molecular Cloning and Characterization of Pollen Development Related Gene RsMF2 from Raphanus sativus L.

In the paper, the full length cDNA of RsMF2 gene, homologous with the BcMF2 gene encoding pollen-specific polygalacturonase of Chinese cabbage-pak-choi (Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino) was cloned from Raphanus sativus L. cv. Yuanbai by PCR, with a pair of primer designed according to the coding sequence of BcMF2. The largest opening reading frame of RsMF2 gene is 1 266 bp in length and encodes a protein of 421 amino acids with a predicted molecular mass of 43.9 kDa. Sequence analysis revealed that it has three potential N-glycosylation sites and one polygalacturonase active position (RVTCGPGHGLSVGS). And the first 32 amino acids of the predicted RsMF2 protein form a N-terminal hydrophobic domain which displays the properties of a signal peptide. The predicted secondary structure composition for the protein has 6.9% helix, 42.0% sheet and 51.1% loop. Four domains which are highly conserved in the whole plant and fungal PGs is present in RsMF2. Phylogenetic analysis showed that RsMF2 falls into the category of clade-C, which includes PGs related to pollen. These results indicate that RsMF2 may act as polygalacturonase related to pollen development.