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。     

不同植物黄酮醇合成酶FLS的生物信息学分析

采用生物信息学方法和工具分析19种不同植物中的黄酮醇合成酶基因的核苷酸序列及编码氨基酸序列,对其理化特性、功能结构域、亲/疏水性、二级结构、信号肽、跨膜结构域以及分子系统进化关系等进行预测和推断,并构建分子进化树。结果表明,不同植物FLS基因的开放阅读框全长在1.0 kb左右,编码蛋白含330余个氨基酸,呈酸性,是一个没有任何信号肽、转运肽和跨膜结构域的亲水性蛋白。不同植物FLS氨基酸序列包含有黄酮醇合成酶功能域,而且琢-螺旋和不规则盘绕是其蛋白质二级结构的最大量结构元件。19个植物FLS在分子进化树中主要聚成3小支,来源于同科植物的FLS首先聚在一起,再与其他物种FLS聚在一起,进化分析在一定程度上反映了这些物种FLS的进化关系。     

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。     

植物三萜皂苷代谢中细胞色素P450的生物信息学分析

【目的】细胞色素P450(CYP450)是植物三萜皂苷代谢通路中的关键酶,本文从生物信息学角度对其蛋白特性及亲缘关系进行分析。【方法】从已发表的文献及NCBI中搜集植物细胞色素P450序列,分别使用ProtParam、ORFfinder、SignalP4.1、SOPMA、CDD和MEGA6.0工具对其理化性质、开放阅读框、信号肽、二级结构、保守结构域和亲缘关系进行分析。【结果】获得21种植物的23条细胞色素P450序列;这23条序列在基因序列长度、氨基酸数目,pI及氨基酸组成,均表现出较强的一致性;只有美洲商陆、甜菜和甜椒这3条序列有信号肽;二级结构具有明显的一致性,并且α-螺旋和无规则卷曲是主要的结构元件;大多数植物细胞色素P450的保守结构域同属于P450超家族;进化树表明细胞色素P450差异较小。【结论】这21种植物的细胞色素P450蛋白特性差别不大,进化距离也比较近,显示细胞色素P450具有较高的保守性和稳定性。本文将为细胞色素P450酶学特征分析及植物中三萜皂苷代谢研究提供帮助。     

Bioinformatics Analysis of Chalcone Synzyme (CHS) Genes in Different Plants

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1.2kb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),均不存在信号肤、无跨膜结构域,是一个疏水性蛋白.     

植物三萜皂苷代谢中糖基转移酶蛋白特性的生物信息学分析

本文根据文献及NCBI中已收录的植物糖基转移酶(GT, Glucosyltransferase)序列,选取了红景天(Rhodiola sachalinensis)等16种植物的糖基转移酶序列,利用生物信息学软件分别对其组成及理化性质、信号肽和二级结构等进行预测和分析。结果表明,这16种植物糖基转移酶核苷酸序列长度均在1 000 bp到2 000 bp之间,含量最丰富的氨基酸为Leu、Gly、Val、Ser和Ala等,其中,桉树、北柴胡、滇牡丹、蒺藜苜蓿、毛白杨、七彩虹叶、蔷薇和红景天糖基转移酶属于稳定类蛋白,其余为不稳定类蛋白;16种植物中,只有红景天糖基转移酶序列有信号肽;糖基转移酶蛋白二级结构均由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-转角组成,且α-螺旋和无规则卷曲为主要结构。综合三种不同分析工具对16种植物中糖基转移酶的研究表明,糖基转移酶蛋白特性差别不大,显示糖基转移酶具有较高的保守性和稳定性。本文对糖基转移酶的生物信息学分析,可为研究糖基转移酶酶学特征及三萜皂苷代谢提供帮助。     

玉米蔗糖合成酶基因Sh1生物信息学分析

蔗糖合成酶是玉米生物合成及代谢途径实现蔗糖合成和分解的关键酶,蔗糖合成酶基因Sh1位于玉米第9号染色体的短臂,基因全长5 816 bp。Sh1编码蛋白SH1含802个氨基酸,由1个蔗糖合成酶亚基(PF00862)和1个糖基转移酶亚基(PF00534)组成,是一种具有催化合成和分解双重作用的可逆酶,不存在跨膜结构,属于稳定型膜外蛋白,3种可能的结构模型显示其具有复杂的空间结构,玉米籽粒蔗糖生物合成的关键时期是授粉后12～27 d。生物进化结果显示,玉米和高粱、甘蔗的蔗糖合成酶基因Sh1在物种进化演变中序列高度保守。为揭示玉米蔗糖代谢途径的分子机制,本研究对Sh1基因结构及功能进行了分析,并对Sh1编码蛋白结构进行了基本理化性质和物种进化分析。     

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。     

大麻CBDA1基因的生物信息学分析

[目的]研究大麻二酚酸合成酶基因(CBDA1)编码的蛋白质序列所包含的生物学信息。[方法]利用生物信息学在线工具及软件分析大麻二酚酸合成酶(CBDAS)的理化性质、亲/疏水性、跨膜结构、信号肽、motif结构域及空间结构等。[结果]CBDAS由544个氨基酸组成,分子量为62 168.42,理论等电点为8.81,是一种稳定的亲水性分泌蛋白,N末端包含1个由28个氨基酸残基组成的信号肽,该蛋白的亚细胞定位在胞外。CBDAS属于氧化还原酶家族,FDA是该酶活性的必需辅因子,CBDAS蛋白中只含有1个低复杂度区域,含有23个磷酸化位点和6个N-糖基化位点,其二级结构主要由α-螺旋、β-转角和无规卷曲组成,三级结构与四氢大麻酚酸合成酶(THCAS)同源性最高。[结论]该研究结果可为今后深入研究CBDAS蛋白的结构特征和功能提供理论参考。     

植物查尔酮合成酶分子生物学研究进展

查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS,EC 2.3.1.74),是植物类黄酮物质合成途径中的第一个酶,也是植物次生代谢途径中的关键酶之一,对植物具有非常重要的生理意义。为此,综述了查尔酮合成酶基因结构、基因进化、表达调控机理以及诱导因子,概述了查尔酮合成酶基因工程在植物生理方面的研究,并进一步对查尔酮合成酶的分子生物学研究做了展望。     

甘蔗叶片蔗糖磷酸合成酶基因cDNA克隆及序列分析

蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase,SPS)是高等植物体内控制蔗糖合成的关键酶之一。根据已报道的甘蔗蔗糖磷酸合成酶基因SoSPS2(GenBank登录号:AB001338.1)序列,采用RT-PCR方法从甘蔗(Saccharum officinarum FN95-1702)叶片中克隆获得SPS基因的cDNA片段。测序结果表明,该cDNA长3013 bp,其中第59-2953位是该基因的开放阅读框(ORF),编码964个氨基酸。与GenBank上已公布的序列比对分析表明,二者序列相似性达99.07%,氨基酸序列相似性达98.86%。     

鸡碳酸酐酶4的生物信息学分析

为进一步研究和探索碳酸酐酶4(CAⅣ)的结构和功能,采用生物信息学软件预测并分析鸡CAⅣ的理化性质、结构特征和功能域。结果表明,鸡CAⅣ由316个氨基酸构成,是亲水性较强的膜结合蛋白,二级结构上α螺旋和β折叠较多,且抗原表位丰富,存在信号肽,有可能是细胞膜成分之一。CAⅣ蛋白有多个丝氨酸和苏氨酸磷酸化位点及3个酪氨酸磷酸化位点,并且第165位的天冬酰胺可能为糖基化位点。进化分析发现,鸡CAⅣ与火鸡的氨基酸序列相似性最高,其后依次是珍珠鸡、鹌鹑、大雁和绿头鸭,这些物种在进化的过程中关系密切,也说明鸡CAⅣ在生物进化过程中的序列保守性较强。     

白背飞虱海藻糖合成酶基因的克隆及序列分析

为进一步深入研究白背飞虱的迁飞能力与能量代谢,利用同源克隆及RACE的方法,从白背飞虱Soga-tella furcifera中克隆获得海藻糖合成酶基因(TPS)的全长cDNA序列(Genbank登录号:JQ013797),该基因全长为3 278bp,包含353bp的3非编码区域(UTR)和501bp的5UTR,开放阅读框(ORF)为2 424bp,编码807个氨基酸。该基因预测的蛋白分子量为90.372kD,等电点为6.08,有3个预测的糖基化位点,无信号肽及跨膜结构。进化分析结果表明:白背飞虱的海藻糖合成酶与其它昆虫的海藻糖合成酶基因的同源性较高,与褐飞虱相比较同源性高达98%。     

植物萜类合成酶的进化研究

通过全面搜索和鉴定植物萜类合成酶基因家族的成员,我们重建了植物萜类合成酶的进化历史.研究发现 植物萜类合成酶的进化历史和植物谱系的分歧历史一致.低等植物地钱和苔藓的基因组只编码一个萜类合成酶. 从卷柏开始,萜类合成酶出现了基因重复和功能多样化,通过连续2次基因重复产生了3个萜类合成酶重复基因. 其中2个重复基因的功能发生亚功能化,共同行使原来的功能;而第三个重复基因则发生了新功能化,转变为催化 合成次生代谢萜类化合物,并且进一步分歧产生出萜类合成酶的其它4个亚家族.根据本研究构建的萜类合成酶 进化树,我们推断上述2次基因重复事件发生在卷柏和其它陆地植物分歧之前的祖先植物谱系中.     

不同植物无色花青素还原酶及其基因的生物信息学分析

对9种不同植物的无色花青素还原酶及其基因进行生物信息学分析,探索该蛋白的结构并预测LAR的功能。通过生物信息学软件对Gen Bank中已经登录的不同植物LAR基因和氨基酸序列进行分析,对其组成成分、理化性质、翻译后修饰位点、功能域、二级结构、亚细胞定位、分子进化等进行预测和推断。结果表明,9种植物无色花青素还原酶基因全长在1.0~1.2 kb,编码342~391个氨基酸,不具有信号肽;9种植物LAR都具有蛋白激酶C磷酸化位点、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点和N-端肉豆蔻酰化位点,个别植物LAR具有N-端糖基化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点和c AMP和c GMP依赖蛋白激酶磷酸化位点;二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主;进化分析表明禾本科的玉米与其他科植物亲缘关系较远。     

不同植物无色花青素还原酶及其基因的生物信息学分析

对9种不同植物的无色花青素还原酶及其基因进行生物信息学分析,探索该蛋白的结构并预测LAR的功能。通过生物信息学软件对Gen Bank中已经登录的不同植物LAR基因和氨基酸序列进行分析,对其组成成分、理化性质、翻译后修饰位点、功能域、二级结构、亚细胞定位、分子进化等进行预测和推断。结果表明,9种植物无色花青素还原酶基因全长在1.0¹.2 kb,编码3421.2 kb,编码342³91个氨基酸,不具有信号肽;9种植物LAR都具有蛋白激酶C磷酸化位点、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点和N-端肉豆蔻酰化位点,个别植物LAR具有N-端糖基化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点和c AMP和c GMP依赖蛋白激酶磷酸化位点;二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主;进化分析表明禾本科的玉米与其他科植物亲缘关系较远。     

不同植物半胱氨酸蛋白酶及其基因的生物信息学分析

采用生物信息学方法对GenBank中已经登录的10种植物的半胱氨酸蛋白酶(Cysteine Protease,CP)基因和氨基酸序列进行了解析,对其组成成分、理化性质、翻译后修饰位点、二级结构、亚细胞定位和分子进化等进行了预测和推断。结果表明:10种植物CP的基因全长在1053~1443 bp,编码350~480个氨基酸,在蛋白质N端存在信号肽;10种植物CP都具有酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点和N端肉豆蔻酰化修饰位点;大多数植物CP具有N端糖基化位点和蛋白激酶C磷酸化位点;二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主;根据构建的CP系统进化树,不同科植物具有一定的亲缘关系。     

二斑叶螨几丁质合成酶(CHS)基因的克隆及序列分析

为了解二斑叶螨(Tetranychus urticae)几丁质合成酶(CHS)基因结构及其潜在应用,采用同源基因克隆技术克隆二斑叶螨几丁质合成酶基因TuCHS,克隆获得的目的基因全长4 608bp,编码1 535个氨基酸,其蛋白预测分子质量约为175.48ku,理论等电点6.92。其包含EDR和QRRRW 2个几丁质合成酶特有的标签序列,18个保守基序。ExPASy在线分析表明,该基因具有18个跨膜螺旋、1个氨基化位点、5个糖基化位点以及12个酰基化位点。结合其他物种CHS基因构建系统发育树,结果表明,该基因催化区域与其他3种昆虫CHS1基因的相似性为80%~89%,属于几丁质合成酶A类基因。     

紫苏迷迭香酸合成酶基因片段克隆及表达

迷迭香酸合成酶(Rosmarinic acid synthase,RAS)是迷迭香酸生物合成途径中催化合成迷迭香酸重要前体物质2-氧-(4-香豆酰)-3-(4-羟基苯)乳酸的关键酶.利用同源序列扩增方法成功获得了紫苏RAS基因cDNA片段,命名为PerRA S-1,该片段长353 bp,编码117个氨基酸(GenBank登录号:JQ824060.1).通过氨基酸序列比对分析,发现其氨基酸序列与香蜂草、彩叶草和丹参RAS基因片段的相似度分别高达86.44％,83.05％和83.05％.RAS系统进化树分析表明PerRAS-1与唇形科植物的RAS亲缘关系较近.荧光实时定量PCR对目的基因的表达谱分析表明,PerRAS-1基因在紫苏根、茎和叶中均有表达,且在根中表达量最高.紫外线(UV-B)照射和过氧化氢(H2O2)处理紫苏叶片在一定程度上下调PerRAS-1基因在叶中的转录水平;茉莉酸甲酯(MeJA)在一定程度上上调PerRA S-1基因在叶中的转录水平.     

枇杷Amyrin Synthase(AS)基因的5'RACE与3'RACE扩增及序列分析

以‘解放钟’枇杷(Eriobotrya japonica L.)叶片为材料,在前期获得保守区的基础上,采用RT-PCR结合RACE技术,扩增得到枇杷三萜合成途径中关键酶香树脂醇合成酶基因的5'和3'序列,并进行序列分析。结果表明,AS基因5'非编码区长96 bp;3'非编码区长321bp,在GenBank中更新的登录号为JX173279.2,结合已发表保守区序列,通过拼接,得到AS基因全长2 700 bp,含有一个2 283 bp的开放阅读框,编码760个氨基酸。生物信息学分析表明,该蛋白是定位于细胞核的蛋白,具有29个磷酸化位点,属于ISOPREN_C2_like超家族,含有Camelliol C synthase、squalene/oxidosqualene cyclases、Squalene cyclase多结构域,与苹果AS基因98%同源。