杉木纤维素合成酶类似蛋白基因ClCslD1的克隆及其生物信息学分析

纤维素合成酶类似蛋白(CSL)作为一种重要的膜蛋白与纤维素合成酶具有相类似的蛋白结构,都含有D,D,D,QXXRW保守区.利用其他物种中的CesA基因的保守序列设计简并引物,采用反转录-聚合酶链式反应(RTPCR)结合cDNA末端快速扩增技术(RACE)成功地从杉木Cunninghamia lanceolata中扩增出一个含有完整阅读框架的cDNA序列,长度为4 150 bp,开放阅读框架为3 396 bp,编码1 132个氨基酸并含有保守的D,D,D,QXXRW天冬氨酸残基序列.应用美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库对获得的基因进行序列分析比对,发现它属于CslD基因家族,命名为ClCslD1基因.多重序列比对结果分析表明,该蛋白与来自颤杨Populus tremuloides,水稻Oryza sativa,拟南芥Arabidopsis thaliana等的同源基因相似性高达71％以上.利用生物软件对其进行生物学分析,为进一步研究其在植物纤化中的功能奠定基础.     

杉木纤维素合成酶类似蛋白基因ClCslD1的克隆及其生物信息学分析

纤维素合成酶类似蛋白（CSL）作为一种重要的膜蛋白与纤维素合成酶具有相类似的蛋白结构,都含有D,D,D,QXXRW保守区。利用其他物种中的CesA基因的保守序列设计简并引物,采用反转录-聚合酶链式反应（RT-PCR）结合cDNA末端快速扩增技术（RACE）成功地从杉木Cunninghamia lanceolata中扩增出一个含有完整阅读框架的cDNA序列,长度为4 150 bp,开放阅读框架为3 396 bp,编码1 132个氨基酸并含有保守的D,D,D,QXXRW天冬氨酸残基序列。应用美国国家生物技术信息中心（NCBI）数据库对获得的基因进行序列分析比对,发现它属于CslD基因家族,命名为ClCslD1基因。多重序列比对结果分析表明,该蛋白与来自颤杨Populus tremuloides,水稻Oryza sativa,拟南芥Arabidopsis thaliana等的同源基因相似性高达71%以上。利用生物软件对其进行生物学分析,为进一步研究其在植物纤化中的功能奠定基础。图5参10     

大豆天冬酰胺合成酶B基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

根据GenBank登陆大豆天冬酰胺合成酶(AS-B)基因序列(登录号:GMU55874)设计特异引物,通过PCR扩增从大豆(Glycine max)cDNA中克隆出AS-B基因。将该基因克隆到pET30a(+)载体,构建重组表达载体pET30a-AS,转化大肠杆菌Rosetta(DE3)pLysS,并进行表达条件优化。结果表明,在16℃条件下,经0.5mmol·L-1IPTG诱导14 h,大部分重组AS-B以可溶性蛋白的形式存在。经Ni-NTA亲和层析和Sephadex G50脱盐后,重组蛋白产率为23.4 mg·L-1,纯度>90%,以L-谷氨酰胺和NH4Cl为氮源供体时,其比活力分别为2.32和2.60μmol·min-1.mg-1。研究结果为研究大豆AS-B结构与功能和酶催化动力学机制及建立AS-B抑制剂的高通量筛选平台奠定基础。     

桑树查尔酮合成酶基因（CHS）的生物信息学分析（英文）

[目的]探讨桑椹色素代谢调控的分子机理。[方法]本研究以桑科植物的EST数据库为基础,采用生物信息学实验技术,通过电子克隆方法获得了桑树查尔酮合成酶基因（CHS）。采用生物信息学在线软件,进一步对该基因编码蛋白的氨基酸组成、理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位、高级结构等方面进行了预测和分析。[结果]经DNAstar软件拼接后得到的cDNA序列为1 365 bp,其开放阅读框序列为1 170 bp,编码389个氨基酸残基。CHS蛋白含有查尔酮合酶家族的特征多肽序列RLMMYQQGCFAGGTVLR,不含信号肽序列,属于非分泌型蛋白,定位于细胞质内,分子进化也较为保守。[结论]该研究结果为深入研究该蛋白的结构和功能奠定了基础。     

麻核桃CBF基因的克隆与生物信息学分析

CBF基因是植物CBF抗冷途径的枢纽,对增强植物抗冷能力极为重要。本研究根据已知的核桃CBF基因序列设计通用性引物,对麻核桃cDNA进行PCR扩增,成功获得麻核桃CBF基因全长序列,命名为JhCBF。JhCBF全长820 bp,包含一个645 bp的开放读码框（ORF）,编码214个氨基酸。序列分析表明JhCBF与其他物种来源的CBF具有较高的同源性,其中,与桦木科白桦的同源性最高,为61.22%;JhCBF含有一个预测的AP2结构域及CBF特有的两段短肽序列。系统进化树分析表明JhCBF与桦木科白桦的亲缘关系最近,最先聚为一类。     

绵羊Ghrelin基因的克隆和生物信息学分析

根据GenBank中报道的绵羊Ghrelin基因mRNA序列设计特异性引物,以甘肃肉用绵羊新品种选育群羔羊皱胃组织RNA为模板,采用RT-PCR技术扩增出绵羊Ghrelin基因并克隆到pMD18-T载体中进行测序验证.用生物信息学软件预测其结构,并构建系统进化树,探讨了绵羊Ghrelin基因的生物学功能.结果表明:克隆的绵羊Ghrelin基因序列共409bp,包含完整的编码区序列,含有1个351bp的完整开放阅读框,编码116个氨基酸;Ghrelin蛋白分子质量为12 975.74u,理论等电点为4.70,信号肽切割点位于第23～24位氨基酸之间,整条多肽链表现为疏水性,是一种典型的跨膜脂溶性蛋白;Ghrelin基因编码产物的二级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主,主要位于胞外(包括细胞膜),作为一种激素参与机体胁迫应答、免疫应答和转录调控.     

桃基因组ACC合成酶基因的分离及其生物信息学分析

根据桃(Prunus persica L．Batch)品种Hakuho中与成熟相关的ACC合成酶基因cDNA序列,设计了两对特异引物,从新白花水蜜桃基因组DNA中,利用PCR方法扩增得到两个片段,经过拼接获得了ACC合成酶基因的完整序列(GenBank accession：AY994054),并对其进行了生物信息学分析。该序列全长2496bp,包括4个外显子和3个内含子,4个外显子共长1479bp。桃ACC合成酶基因编码区与蔷薇科梅(Prunus mume)和梨(Pyrus communis)的同源性分别为98％和84％,除终止密码子外,编码492个氨基酸,其中有SLSKDMGLPGLR共12个氨基酸残基的保守区,被认为是ACC合成酶的活性中心,位于274至285氨基酸残基处。推测其酶蛋白分子量为55kDa,pI为8．26。     

小麦DHAR基因的克隆及生物信息学分析

以电子克隆和RT-PCR克隆获得了1个小麦脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)基因,并对其编码的蛋白质序列进行了生物信息学分析.结果表明,该基因cDNA序列长1 187 bp,编码263个氨基酸,蛋白质分子量为28 908.2 Da,PI为6.84;具有GST-N家族和GST-C-DHAR结构域,分别属于硫氧还蛋白超家族和GST-C末端超家族;该蛋白序列无信号肽,是亲水性蛋白,定位于细胞质叶绿体中,二级结构中以无规则卷曲(40.30％)和α螺旋(37.64％)为主,并含有少量的片层结构(17.11％);该蛋白序列与大麦、二穗短柄草、玉米、水稻、拟南芥的同源蛋白序列相似性较高,其中与大麦胞质DHAR(BAJ97007.1)蛋白进化距离最近.     

3′RACE法扩增谷氨酰胺合成酶基因及其生物信息学分析

以抽提得到的黑曲霉mRNA为模板,根据GenBank上检索的谷氨酰胺合成酶基因mRNA序列,设计特异性引物,进行3′RACE PCR扩增,并在NCBI网站进行生物信息学分析。结果扩增得到长约1kb的DNA片段,测序结果表明,所获得的DNA序列与gene bank上检索到黑曲霉产谷氨酰胺合成酶基因的同源性大于97%,与其他曲霉产谷氨酰胺合成酶的基因同源性大于50%。经开放阅读框软件分析发现其具有2个外显子,其中1个外显子的氨基酸序列与黑曲霉产GS同源性为100%。     

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。     

球毛壳菌pdc基因克隆及生物信息学分析

利用BlastX将球毛壳菌（Chaetomium globosum）ESTs序列与GenBank的Nr数据库进行相似性搜索,获得含有丙酮酸脱羧酶基因（pdc）的2条ESTs（BP099214和BP113195）,以此设计引物,克隆获得球毛壳菌pdc基因的cDNA及DNA序列。cDNA和DNA序列长度分别为1725和1829bp,编码574个氨基酸的多肽,蛋白质分子质量63．38ku。蛋白质家族预测其属于焦磷酸硫胺素TPP家族。BlastP相似性分析表明,PDC氨基酸序列保守性不高,与其相似性最高的是柄孢霉的PDC（Podospora anserina,CAD60727）,相似性为79％。pdc基因的cDNA及DNA序列在GenBank上的登录号分别为EU304327,EU304326。     

洋葱S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的克隆及分析

根据洋葱转录组测序结果设计了S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因(Ac SAMS)引物,利用RT-PCR技术和RACE技术克隆了洋葱S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的c DNA全长,命名为Ac SAMS。该c DNA全长1 475 bp,ORF为1 191 bp,编码396个氨基酸的多肽。生物信息学分析表明,Ac SAMS氨基酸序列与紫萼同源性为95%,与短花药野生稻为94%,与桔梗和粳稻为93%。系统发育树结果显示,Ac SAMS与唐菖莆SAMS的亲缘关系最近。该基因的克隆可为进一步研究Ac SAMS在抗旱、抗冻、耐盐等抗逆过程中的作用机理提供理论依据,为开展抗逆基因工程奠定基础。     

兰州大尾羊PPARG全长cDNA克隆及生物信息学分析

【目的】克隆兰州大尾羊过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome proliferator-activated receptor gamma, PPARG）基因,分析其序列及编码蛋白的生物学特性,阐明PPARG基因在绵羊中的生物学作用,为生产应用提供理论依据。【方法】根据绵羊PPARG基因CDS序列设计特异性引物,利用RACE和RT-PCR技术克隆获得兰州大尾羊PPARG基因序列,结合生物信息学方法分析其生物学特性。【结果】克隆获得兰州大尾羊PPARG cDNA 序列全长1 774 bp（GenBank序列号：KF727439）,其CDS区片段长1 428 bp,编码475个氨基酸,编码区两侧翼分别具有5’-UTR 131 bp（1-131 nt）和3’-UTR 214 bp（1 560-1 774 nt）。预测兰州大尾羊PPARG蛋白分子量为54.40 kD,理论等电点为4.94。预测PPARG编码蛋白疏水性最大值为3.600,最小值为-2.744,为非跨膜的疏水性蛋白。亚细胞定位主要在细胞质（65.2%）和细胞核（21.7%）中,少量作用于细胞支架（4.3%）和过氧化物酶体（4.3%）,无信号肽,不属于分泌蛋白。预测其氨基酸序列有26个磷酸化位点,无糖基化位点,含有1个ZnF_C4结构域、1个HOLI结构域和1个LCR结构域,二级结构以随机卷曲为主。同源性分析显示兰州大尾羊PPARG核苷酸序列与山羊、野牛、水牛、绵羊、虎鲸、野猪和人类核苷酸序列间的同源性分别为99% 、98% 、97% 、99%、 94%、92%和90%,兰州大尾羊PPARG氨基酸序列与山羊、野牛、水牛、绵羊、虎鲸、野猪和人类核苷酸序列间的同源性分别为100% 、99.8% 、100% 、100%、 98.7%、98.5%和97.5%。系统发育树表明,兰州大尾羊与山羊、绵羊和水牛的进化水平更为接近,与鱼类、人类和鼠类较远。其基因第486位发生碱基转换（C←→T）,第828位发生碱基转换（C←→A）,但其所编码氨基酸不变。【结论】兰州大尾羊与其他物种PPARG在结构上相似性较高,说明该基因具有高度的保守性。推测PPARG蛋白大部分在游离核糖体上合成,其功能与过氧化物酶体有关,该预测结果符合其过氧化物酶体增殖物激活受体的身份。PPARG氨基酸序列有26个可以成为蛋白质激酶磷酸化的位点,某些位点被磷酸化后,可导致一系列肥胖相关基因的功能失调和表达变化, 如胰岛素增敏激素,脂联素( adiponectin)的表达减少。其序列包含的ZnF_C4锌指结构域具有与脂质结合的功能,HOLI即LBD配体结构域在激素信号转导过程中发挥重要作用,其中PPARG锌指结构域中的磷酸化位点Ser112,被MAPK磷酸化后,可以抑制PPARG同配体的结合,从而降低PPARG蛋白的活性,两个结构域均与成脂分化过程相关联。文章为进一步研究PPARG在成脂分化过程中的作用提供了参考。     

牛瑟氏泰勒虫P23基因的克隆与生物信息学分析(英文)

[Objective] The aim of this study is to provide basis for developing genetic engineering vaccine and diagnostic kit for Theileria sergenti infection. [Objective] P23 gene of Theileria sergenti was amplified from its genomic DNA by PCR amplification, and cloned into the pGEM-Easy vector; then the sequencing result was analyzed with bioinformatics methods. [Result] Whole length of the P23 gene from Theileria sergenti is 684 bp containing a 672 bp open reading frame. The deduced amino acid sequence (223 amino acid residues) contains a signal peptide of 19 amino acid residues and two fragments of transmembrane domains, with relative molecular weight of the 25.886 kD and with the pI of 9.22. The homology between the yielded sequence and Chitose of Theileria sergenti P23 gene(TS-Chitose type, D84446), Ikeda of Theileria sergenti P23 gene(TS-Ikeda type, D84447) reached 99% and 90%, respectively. The sequence has been accessed in GenBank(EU573168). [Conclusion] The protein encoded by the P23 gene has better stability and immunogenicity, thus can be used as the antigen candidate for preparing genetic engineering vaccine for Theileria sergenti.     

牛瑟氏泰勒虫P23基因的克隆与生物信息学分析

[目的]为研制牛瑟氏泰勒虫病基因工程苗和诊断试剂盒提供依据。[方法]通过PCR方法从牛瑟氏泰勒虫基因组DNA中克隆了1个P23基因,连接到pGEM-T-Easy载体中。运用生物信息学方法对该基因进行分析。[结果]P23基因全长为684 bp,包含1个长672 bp的开放阅读框,编码223个氨基酸,相对分子量是25.886 kD,等电点pI为9.22,包括1段19个氨基酸组成的信号肽和2段跨膜区。该序列在GenBank上的注册号为EU573168,与瑟氏泰勒虫Chitose型(D84446)和Ikeda型(D84447)的同源性分别为99%、90%。[结论]P23基因编码的蛋白有较好稳定性和免疫原性,可作为制备牛瑟氏泰勒虫基因疫苗的候补抗原。     

杉木纤维素合酶(ClCesA2)基因的克隆与表达分析

为探索杉木木材发育的分子机制,以杉木幼苗嫩叶总RNA为模板,利用反转录获得的cDNA进行聚合酶链式反应(PCR),获得杉木纤维素合酶(ClCesA2)基因。对该基因进行测序以及序列分析表明,该基因开放阅读框全长3 276 bp,共编码1 091个氨基酸,具有锌指结构和8个跨膜区域,及保守的DX……QVLRW结构域。荧光定量PCR结果表明,该基因在杉木的根、茎、叶中相对表达量有明显差异,茎的相对表达量最高,根次之,叶最低。系统进化树分析表明该基因与初生壁合成相关基因聚在一起,推测该基因可能参与杉木细胞初生壁的形成。     

棉花精氨琥珀酸合成酶基因GhASS1的克隆及表达分析

【目的】克隆棉花精氨琥珀酸合成酶基因GhASS1的cDNA序列,并利用原核表达系统高效表达融合蛋白,检测融合蛋白的精氨琥珀酸合成酶活性及其表达对工程菌生长、耐盐能力及与游离L-瓜氨酸（L-Cit）和L-精氨酸（L-Arg）含量的影响,为解析该基因的功能及作用机制奠定基础。【方法】以拟南芥推断的精氨琥珀酸合成酶cDNA序列作为探针,利用电子克隆和RT-PCR技术,从棉花幼叶中获得cDNA片段,T/A克隆测序后得其序列信息,利用生物信息学软件分析其DNA结构、蛋白质结构、功能域和同源性,并构建系统进化树。利用qRT-PCR检测其在盐胁迫下的表达模式;将GhASS1的开放阅读框连接到原核表达载体pCold-TF上,构建融合表达载体pCold-GhASS1,转化到大肠杆菌Rosetta(DE3)plysS中进行IPTG诱导表达,利用SDS-PAGE法测定表达产物分子量,焦磷酸荧光法测定酶活性和比活力,HPLC法测定工程菌中L-Cit和L-Arg的含量,对比不同温度和不同NaCl浓度下工程菌与对照菌的生长速度及其体内L-Cit、L-Arg含量及L-Arg/L-Cit。【结果】棉花GhASS1存在于D基因组的第1染色体上,由10个外显子和9个内含子构成,其cDNA全长序列共1 584 bp,其中5′非翻译区22 bp,开放阅读框1 485 bp,3′端非翻译区77 bp,编码产物由494个氨基酸组成,推断分子量为54 kD,等电点6.74;序列比对分析表明GhASS1与大肠杆菌、酵母和拟南芥中同源蛋白序列一致性分别为21.81%、41.1%和78.5%,且具有典型的精氨琥珀酸合成酶结构模序;系统进化分析显示GhASS1与番茄、马铃薯和烟草中同源蛋白亲缘关系最近,而与云杉、卷柏中同源蛋白亲缘关系最远;盐胁迫可上调叶片中GhASS1的表达,1 d时达到峰值,随后逐渐下降,推测GhASS1参与棉花对盐胁迫的早期响应。表达载体pCold-GhASS1在工程菌中表达的融合蛋白分子量约108 kD,与预期相符,在体外具有精氨琥珀酸合成酶活性;与对照菌相比,pCold-GhASS1工程菌中游离L-Cit含量下降,L-Arg含量上升,且在生长周期中较快进入对数生长期;在含高浓度NaCl的培养基中pCold-GhASS1工程菌表现出更强的生长活力和较高的L-Arg/L-Cit值,显示了其具有较强的L-Cit向L-Arg的代谢流。【结论】从棉花中克隆了植物精氨琥珀酸合成酶基因cDNA序列GhASS1,推测其在植物体内可参与植物的生长和耐盐能力的调控。     

哈茨木霉几丁质合酶基因ThChsC的克隆及序列分析

 【目的】克隆哈茨木霉几丁质合酶基因全序列,并对序列进行生物信息学分析。【方法】利用多聚酶链式反应（PCR）和染色体步移技术（genome walking）克隆几丁质合酶基因全序列;应用生物信息学软件对获得的基因序列及编码的蛋白序列进行分析;通过同源建模,对蛋白质的三维结构进行预测。【结果】从哈茨木霉（Trichoderma harzianum Th-33）中扩增得到几丁质合酶基因ThChsC（GenBank登录号HQ419000）,编码区（CDS）长为2 835 bp,由4个外显子和3个内含子组成,开放阅读框（ORF）长2 688 bp,编码895个氨基酸。序列比对和同源性分析显示,该基因与串珠状赤霉（Gibberella moniliformis,ACY08039.1）和禾生刺盘孢菌（Colletotrichum graminicola,AAL23718.1）几丁质合酶基因相似性最高,分别为80%和81%;相应的氨基酸序列同源性均为80%,系统进化分析表明,ThChsC属于III型几丁质合酶亚家族。几丁质合酶ThChsC含有1个Chitin_synth_1结构域,1个Chitin_synth_1N结构域,1个Chitin_synth_2结构域,3个跨膜结构域,不含信号肽,为膜结合蛋白。对预测的三维结构分析表明,ThChsC含有糖基转移酶的保守DHD结构域。【结论】从哈茨木霉Th-33中克隆得到几丁质合酶基因ThChsC,对该基因的深入研究有助于探索哈茨木霉几丁质合成的机制。     

山茶花翻译控制肿瘤蛋白CjTCTP基因的电子克隆及生物信息学分析

采用电子克隆方法从山茶花的EST数据库中获得了一条TCTP基因,并命名为CjTCTP,使用生物信息学方法对该基因编码蛋白从氨基酸组成、理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、信号肽、亚细胞定位、高级结构及功能域和进化树等方面进行了预测和分析。结果表明:山茶花CjTCTP基因全长706bp,包含507bp的完整开放阅读框,编码168个氨基酸;编码蛋白含有TCTP1及TCTP2保守域,是TCTP superfamily家族;从信号肽的预测可知,该蛋白不存在信号肽,可能为可溶性蛋白;亚细胞定位显示其可能位于细胞质中;同源性分析表明,该蛋白序列与拟南芥、橡胶树、玉米等物种TCTP蛋白序列的相似度达80%以上。     

黑灵芝免疫调节蛋白基因的克隆和生物信息学分析

黑灵芝(Ganoderma astum)是灵芝家族中一个重要成员,克隆和分析黑灵芝免疫调节蛋白基因,可为进一步了解真菌免疫调节蛋白在种群中的分布打下基础。以黑灵芝为材料,采用同源克隆方法,对真菌免疫调节蛋白(FIPs)基因进行PCR扩增,并对其核苷酸编码序列进行了生物信息学分析。结果表明:黑灵芝真菌免疫调节蛋白基因序列包含336bp,可编码111个氨基酸残基,命名为FIP-gas。FIP-gas分子量为12.4kD,理论等电点为4.80,符合FIPs的特性,是FIPs家族一新成员。对FIP-gas进行序列分析发现其氨基酸序列具有FIPs的保守序列模式,与紫灵芝(G.japoncium)、紫芝(G.sinensis)、小孢灵芝(G.microsporum)、赤灵芝(G.lucidum)、松杉灵芝(G.tsugae)、金针菇(Flammulina velutipes)及草菇(Volvariella volvacea)的FIP序列的同源性分别为99%、98%、87%、86%、86%、61%、55%。系统进化树分析表明黑灵芝的FIP与紫芝的FIP亲缘性最高,与金针菇和草菇的FIP亲缘性相对较远。该研究为进一步了解免疫调节蛋白在灵芝种群中的分布提供了较详细的数据。