拟南芥及水稻转录因子MADS密码子的偏好性比较

大多数与花发育相关的功能基因属于MADS基因家族.应用CodonW的因子分析表明,拟南芥MADS转录因子家族偏好使用A、U结尾的密码子,而水稻MADS转录因子家族偏好使用G、C结尾的密码子.同时通过氨基酸序列的多重比对,表明密码子偏好性与氨基酸序列及二级结构之间存在关联,证实了不同的密码子编码的氨基酸位于蛋白质二级结构的特定位置.     

转铁蛋白及其同源类似物cDNA序列比较分析

应用NCBI数据库和计算机分析软件对农业部淡水鱼类种质资源与生物技术重点开放实验室克隆的鲫鱼(Carassius auratus)转铁蛋白的cDNA序列以及GenBank序列数据库中的27种转铁蛋白及其同源类似物cDNA序列的同源性进行了比较.结果表明:不同种属和来源的转铁蛋白cDNA的同源性均在30%以上;物种分化时间越早,其转铁蛋白基因的同源性越低,相反则越高;不同种属和不同来源转铁蛋白cDNA的进化并不同步,而是由不同途径分别进化的.根据同源性比较结果绘制出它们的系统发育进化树.转铁蛋白基因的进化顺序推测是:微生物转铁蛋白类似物基因、昆虫转铁蛋白基因、黑素转铁蛋白基因、卵转铁蛋白基因、乳转铁蛋白基因、鸟类血清转铁蛋白基因、鱼类血清转铁蛋白基因、哺乳类血清转铁蛋白基因.对cDNA序列的密码子使用频率和密码子使用偏性进行分析,结果表明:密码子使用频率越高或使用偏性越小,说明该密码子编码的氨基酸对蛋白质空间结构的形成和基本生理功能的影响也越重要;在进化上分化时间越早的物种,密码子使用频率和使用偏性的差异较小,反之则较大;在同源性方面,在进化上比较接近的物种,基因的密码子使用频率和使用偏性指标比较接近或基本相同.     

蝎蝽次目线粒体蛋白质编码基因的比较研究

[目的]本研究旨在对蝎蝽次目11科线粒体基因组中13个蛋白质编码基因(PCG)的密码子使用情况、A+T含量、氨基酸序列和核苷酸序列信息位点以及核苷酸进化速率进行比较研究,同时基于13个PCG序列构建蝎蝽次目系统发育树。[方法]通过GenBank获得蝎蝽次目所有14个代表种的PCG序列,统计蝎蝽次目起始密码子和终止密码子的使用频率。在BioEdit 7. 1中计算核苷酸串联序列第一位、第二位、第三位和一二三位密码子A+T含量。在MEGA 6. 0中计算核苷酸串联序列和氨基酸串联序列的保守位点、信息简约位点和自裔位点。用软件DnaSP 6. 0计算蛋白质编码基因每个位点的非同义替代率(Ka)和同义替代率(Ks),由此分析每个基因的核苷酸进化速率Ka/Ks。在RAxML 8. 2. 8和MrBayes 3. 2. 5中分别基于最大似然法和贝叶斯法构建系统发育树。[结果]蝎蝽次目昆虫起始密码子使用中,ATN的使用频率明显高于GTG和TTG。蝎蝽次目使用的4种终止密码子中,TAA和T的使用频率最高。蝎蝽次目每一位密码子的碱基组成含量表明第三位密码子的AT含量最高,远远高于第一位与第二位密码子。在氨基酸和核苷酸序列中,COI的保守位点数最多,ATP8和ND4L的保守位点数最少;ND5的简约信息位点数最多,其次为ND2和ND4。核苷酸进化速率的分析中,ATP8基因的进化速率最快,COI基因进化速率最慢。ML和BI的系统发育结果基本一致,分支关系如下:(划蝽总科+((蟾蝽总科+蝎蝽总科)+(潜蝽总科+(仰泳蝽总科+固蝽总科))))。[结论]本研究补充了蛋白质编码基因在蝎蝽次目比较线粒体基因组学研究中的不足,揭示了蛋白质编码基因在比较线粒体基因组学研究中的重要性。     

猪OLR1基因克隆及生物信息学分析

设计猪氧化低密度脂蛋白受体1(OLR1)基因编码区全长引物,从猪脂肪组织中扩增OLR1基因编码区全长序列,对其蛋白质序列进行比对分析,预测蛋白质信号肽位点及结构域并研究该基因密码子使用偏好性。结果表明:猪OLR1基因编码区全长为825 bp,共编码273个氨基酸,猪OLR1基因与牛同源性最高(84%),其次是人(79%)、大鼠(51%)和小鼠(27%)。猪OLR1蛋白38~60位氨基酸为信号肽所在位置,144~256位氨基酸正是C型凝集素家族共有结构域;OLR1基因密码子A U含量(61.2%)远高于G C含量(38.8%),而且偏向使用A/U结尾的密码子(占76.53%),这可能影响到OLR1基因的表达水平。     

湖北白猪胃蛋白酶原A基因cDNA克隆与序列分析

根据Genebank公布的J04601猪胃蛋白酶原A序列,进行了引物的设计和筛选,通过RT-PCR获得了湖北白猪的胃蛋白酶原A的cDNA序列全长,共1 227 bp(已提交Genebank,登录号EF108301),其具有一个长度为1 158 bp的读码框,编码385个氨基酸,其中包含15个氨基酸组成的信号肽,成熟的胃蛋白酶原A由370个氨基酸残基组成.与J04601比较,核苷酸和氨基酸相似性分别为99.3%和98.7%.经PredictProtein分析表明,核苷酸和氨基酸的改变没有造成蛋白质二级结构和功能的变化;并对胃蛋白酶原A基因密码子使用频率和mRNA的二级结构进行了分析,为其载体和宿主的选择以及基因的改造奠定了分子生物学基础.     

基因密码子与互补密码子使用的相关分析

遗传密码是基因与蛋白质进行信息对接的桥梁,研究不同进化阶层生物的密码子与互补密码子的使用规律是揭示物种进化的一种重要途径.为了阐明不同生物和细胞器基因密码子与互补密码子使用之间的内在联系及其在进化中的意义,作者选取了44种细胞生物、16种病毒、40种线粒体和20种叶绿体的基因密码子与互补密码子数据,并进行关联分析.结果显示:(1)无论是古细菌,真细菌,病毒,真核生物还是两类细胞器,它们的密码子与互补密码子的使用频率大多表现为显著或极显著正相关;(2)不同生物和细胞器基因密码子与互补密码子使用频率之间相关程度也存在明显的异质性.细胞生物和两类细胞器基因密码子与互补密码子使用的高度一致性反映了它们可能具有共同的起源,显著的异质性则反映了它们分别经历了不同的进化选择压力.密码子与互补密码子的使用相关程度不仅能被用作为测量物种进化过程中所经历选择压力的指标,而且也能被用作为碱基摆动和修饰的指示器.此外,文中还对生物进化早期存在DNA双链同时具有编码基因功能的可能性进行了讨论.     

梨同义密码子用法的初步分析

生物体内密码子使用偏性对外源基因表达存在较大影响。本研究采用CodonW软件和高频密码子分析法,对白梨(Pyrus bretschneideri Rehd)、西洋梨(Pyrus communis Linn)、砂梨(Pyrus pyrifolia Nakai)、秋子梨(Pyrusussuriensis Maxim)4种梨蛋白质编码基因序列(Codon DNA sequence,CDS)进行了同义密码子相对使用频率(relativefrequency of synonymous,RFSC)分析,确定了梨高频密码子共23个,结果同时显示梨不同种之间在密码子使用上具有较高的一致性。     

基于密码子与互补密码子使用的进化树的重构

为了更深入地了解密码子与互补密码子使用相关的内涵,70个单细胞和多细胞生物被更进一步的分析.结果得到70种细胞生物具有较高的相关系数平均值(0.5101,标准差是0.1389),表明密码子与其互补密码子使用间确实存在正的使用相关联系,进一步地支持了以前的结果.此外,通过对70个单细胞和多细胞生物在基于密码子与互补密码子使用频率差异,以及配对频率的高低信息的分析基础上,绘制进化树,得到的进化树与传统的进化树非常接近.     

香蕉基因组密码子使用偏好性分析

[目的]分析香蕉基因组的密码子组成及使用偏好性,探讨影响密码子偏好性形成的主要因素,为提高香蕉外源基因的表达水平及转基因抗病育种提供参考.[方法]以香蕉基因组的36242条高置信蛋白编码基因CDS序列为研究对象,运用CodonW 1.4.4统计分析香蕉基因组的密码子组成及使用参数,确定最优密码子,并分析密码子使用参数间相关性.[结果]从香蕉基因组数据中筛选获得36242个高置信蛋白编码基因CDS序列,平均长度为1035 bp,GC含量为3.0%~75.8%,其中低于20.0%的仅13个序列,全基因组中GC总含量为50.4%;同义密码子第3位出现G或C的频率为52.9%,比出现A或T的频率高.香蕉基因组的有效密码子数(ENC)介于20.0~61.0,平均为50.7;共有17个最优密码子,其中有15个密码子的第3位是G或C;基因编码区的长度和ENC存在正相关,随着基因编码区长度的增加,对以G或C结尾的密码子使用偏好性逐渐降低,且编码区长度为400~600 bp的基因具有较高的基因表达水平.[结论]香蕉基因组中多数基因的密码子使用偏好性较弱,但少部分基因具有强偏好性,偏好使用以G或C结尾的密码子,且偏好性受核苷酸组成、基因突变及自然选择等因素的影响.     

水稻β-淀粉酶基因密码子使用特性分析

本研究分析了水稻10个β-淀粉酶基因(OsBmy1～OsBmy10)在cDNA和蛋白质上的同源性,分析了每个基因反映密码子使用特性的参数——GC含量、同义密码子第1～3位置中的GC含量、有效密码子数和相对同义密码子使用度。结果表明:水稻β-淀粉酶家族基因序列间的同源性差异较大,在cDNA和蛋白质序列上的基因同源性分别为39.2～79.6和25.9～74.0,其中,OsBmy3和OsBmy9间的同源性最高;OsBmy3、OsBmy4、OsBmy5、OsBmy7、OsBmy9和OsBmy10等为高GC含量基因,并表现出极强的密码子使用偏好。可见,水稻β-淀粉酶基因在进化过程中不仅氨基酸组成发生了分化,而且其在氨基酸密码子使用偏好上也发生了分化。     

序列上下文氨基酸与其蛋白质二级结构的关系

按照蛋白质二级结构的连续性和二级结构多样性提取序列片段,通过用自编的计算机软件在967条非冗余蛋白质数据库中按照氨基酸残基的极性逐个对提取出的序列片段在其原蛋白质中的上下文中的氨基酸残基对目标序列的二级结构的影响概率进行分析,并给出其影响概率的平均值。最后发现,序列上下文中的氨基酸残基的极性对目标序列片段的蛋白质二级结构具有较为明显的影响。     

一种新型具有GPx和SOD的 含硒抗氧化肽制备

本研究人工设计合成了具有SOD 和GPx 氨基酸一级序列的小肽,将目的蛋白中活性部 位的化学修饰位点设计成Cys,同时将其它位点的Cys 变成不影响结构的其他氨基酸获得人工合 成的76 个氨基酸的抗氧化肽序列,尝试利用E.coli 的营养缺陷型表达系统进行76 肽模拟物的表 达,并对表达的肽活性进行鉴定,预期为抗氧化模拟物的研究提供一些理论参数。     

少孢节丛孢菌XJ-A1几丁质酶AO-483基因的克隆及生物学活性

为弄清少孢节丛孢菌几丁质酶的生物学功能,对少孢节丛孢菌XJ-A1几丁质酶AO-483基因进行克隆及分子特征分析,并在大肠埃希菌中进行诱导表达;采用DNS还原糖法检测经镍柱纯化的重组几丁质酶活性,将其作用于秀丽隐杆线虫幼虫,分析其生物活性。结果显示,AO-483基因编码309个氨基酸,与少孢节丛孢菌标准株(ATCC 24927)的几丁质酶AO-483基因序列的同源性为96.88%,氨基酸序列同源性为97.73%;AO-483含有1个Glyco-hydro-18结构域,位于20~297位氨基酸,属于糖苷水解酶18家族,还含有特征序列GMLGG和LDGLDLDVE;三级结构为典型的三磷酸异构酶桶形结构。SDS-PAGE分析结果表明,重组蛋白AO-483分子质量约为52 ku,与预测大小一致;Western blot分析证实,该重组蛋白能与小鼠抗少孢节丛孢菌多克隆血清抗体发生特异性反应。经DNS还原糖法检测,该重组几丁质酶活性为223.31 U·mL^-1;重组几丁质酶对秀丽隐杆线虫Ⅰ期和Ⅳ期幼虫有较强的降解活性。     

A model for the tertiary structure of p21, the product of the ras oncogene

A model was developed for the structure of p21, the protein with a molecular weight of 21,000 that is produced by the ras genes. This model predicts that p21 consists of a central core of beta-sheet structure, connected by loops and alpha helices. Four of these loops comprise the guanine nucleotide binding site. The phosphoryl binding region is made up of amino acid sequences from 10 to 16 and from 57 to 63 of p21. The latter sequence may contain a site for magnesium binding. Amino acids defining guanine specificity are Asn-116 and Asp-119, and sequences around amino acid 145 may contribute to guanine binding. The model makes it possible to visualize how oncogenic mutations of p21 affect interaction with guanine nucleotides.     

油桐ACPase基因克隆及生物信息学分析

【目的】克隆油桐酸性磷酸酶(ACPase)基因的全长序列,为进一步分析油桐ACPase的功能奠定基础。【方法】根据油桐转录组酸性磷酸酶蛋白全长序列设计引物,利用RT-PCR从油桐种子中克隆ACPase基因,对其cDNA序列、核苷酸序列的相似性、理化性质、疏水性、跨膜结构、二级结构及三级结构进行分析预测,同时进行多序列比对并构建系统树。【结果】克隆获得油桐ACPase基因,其开放阅读框为1152 bp,编码383个氨基酸残基,相对分子质量为40.94 kDa,理论pI为5.30,属可溶性不稳定蛋白。同源性和进化树的预测分析结果显示,油桐ACPase与毛果杨的ACPase蛋白同源性达84%。油桐ACPase存在磷酸酶基因家族的保守区域,ACPase编码蛋白的大部分氨基酸属于亲水性氨基酸。其蛋白二级结构主要由不规则卷曲、α-螺旋和β-折叠构成。ACPase蛋白包含1个跨膜螺旋区域,其相应氨基酸位置在136~156;包含1个疑似跨膜域,其相应氨基酸位置在255~275;每个跨膜结构域为由20个氨基酸残基组成的螺旋,同时跨膜蛋白的N端和C端位于细胞膜胞质的一侧。【结论】油桐ACPase基因的表达可能与其体内磷营养的分解利用等过程有关。     

枯草芽孢杆菌新抗病基因aiiA的克隆

枯草芽孢杆菌内生亚种BS-1aiiA基因测序结果表明,该基因(GenBank登录号DQ000640)由753个碱基组成,其编码的蛋白质含有250个氨基酸残基,与10个已报道的具有减弱欧文氏菌胡萝卜亚种致病力的AiiA蛋白酶氨基酸序列总的相似性为82%.它们均含有相同的氨基酸序列保守区.Signal P分析结果显示,BS-1 AiiA没有信号肽序列,并利用Swiss-model预测、分析了BS-1 AiiA蛋白的三维结构.     

香猪Noggin基因克隆与序列分析

以贵州榕江香猪为实验材料,设计2对特异性的寡核苷酸引物,RT-PCR扩增了Noggin基因的上下两段序列,将其克隆到T载体上测序,拼接两段序列后得到香猪Noggin基因的完整序列。此序列由896个碱基组成,编码232个氨基酸,前19个氨基酸为信号肽,后213个氨基酸为成熟肽。Genbank blast对香猪Noggin基因编码氨基酸与其他物种进行检索分析:与人、鼠、鸡、爪蟾和东方鲀等氨基酸同源性为54.1%~98.7%。SWISS-MODEL服务器预测了香猪Noggin成熟肽的三维结构,与人和鼠对比:主要由于第99和112位的氨基酸改变而引起三维结构不同。     

Deciphering the message in protein sequences: tolerance to amino acid substitutions

An amino acid sequence encodes a message that determines the shape and function of a protein. This message is highly degenerate in that many different sequences can code for proteins with essentially the same structure and activity. Comparison of different sequences with similar messages can reveal key features of the code and improve understanding of how a protein folds and how it performs its function.