辣椒海藻糖-6-磷酸合酶基因CaTPS9的克隆及表达分析

【目的】明确辣椒中海藻糖-6-磷酸合酶(TPS)基因CaTPS9的表达特性和生物学功能，进一步了解TPS对辣椒生长中调控非生物胁迫的作用。【方法】以辣椒品种强丰101为试验材料，克隆CaTPS9基因，并对辣椒CaTPS9的理化性质、蛋白结构、顺式作用元件、系统进化树等进行分析；通过qRT-PCR分析CaTPS9基因在不同组织(商品果果肉、幼果果肉、成熟果果肉、商品果胎座、幼果胎座、成熟果胎座、叶、根、茎、花)和胁迫处理(低温和植物生长调节剂处理)中的表达模式。【结果】CaTPS9基因CDS序列全长2 604 bp，编码867个氨基酸。CaTPS9蛋白包含Glyco＿transf＿20和Trehalose＿PPase两个保守结构域，分子质量为97.60 kDa，不稳定指数为44.27，理论等电点为5.63，亚细胞定位预测CaTPS9蛋白位于细胞质中。生物信息学分析表明，CaTPS9蛋白属于亲水性蛋白，且不存在跨膜结构和信号肽序列，蛋白结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成。系统进化关系分析表明，CaTPS9与烟草(Nicotiana tabacum L.)、番茄(Solanum lycope...     

普城沙雷氏菌pigX基因的生物信息学分析

通过生物信息学方法对普城沙雷氏菌(Serratia plymuthica)G3菌株中GGDEF/EAL结构域蛋白编码基因pigX启动子区域的调控信息以及编码蛋白质的理化特性和结构特点进行了解析。利用启动子分析软件Softberry和Neural Network Promoter Prediction对pigX基因编码区上游序列进行启动子预测,利用生物信息学方法对PigX蛋白的氨基酸组成和理化特性、磷酸化和糖基化位点、跨膜结构、信号肽二级结构和保守结构域等进行预测分析。结果显示:pigX启动子区有Fur和SoxS结合位点;PigX是微亲水性的脂结合蛋白,具有信号肽和跨膜结构域、糖基化和高水平磷酸化位点,α-螺旋和无规则卷曲是其主要二级结构。生物信息学分析预测结果表明G3菌株PigX具有较高水平磷酸化位点及由α-螺旋和无规则卷曲组成的二级结构,这与预测的PigX参与铁代谢和氧化应激反应及作为Csr D同源物与CSRB家族sRNAs分子结合的功能相吻合。     

斑翅果蝇Orco基因的生物信息学分析

对斑翅果蝇非典型嗅觉受体(Orco)基因的理化性质、亚细胞定位、跨膜结构、信号肽、磷酸化位点、保守结构域、亲疏水性、蛋白功能、二级和三级结构及同源进化等进行分析.结果显示,斑翅果蝇Orco基因编码的蛋白质有486个氨基酸,相对分子质量为54 271.14 u,等电点为8.69.亚细胞主要定位于其他细胞器,不属于分泌蛋白;无信号肽序列,有7个跨膜结构和1个Pfam 7tm_6的结构域;Orco蛋白的二级结构中,α螺旋占50.21%,直链延伸占20.16%,β转角占8.64%,无规则卷曲占20.99%;三级结构主要由α螺旋和无规则卷曲缠绕折叠形成.     

敖鲁古雅驯鹿SRY基因的生物信息学分析

对敖鲁古雅驯鹿SRY(Sex-determiningregion of Y-chromosome)基因的cDNA序列进行测序及初步生物信息学分析。运用RT-PCR技术从敖鲁古雅驯鹿鹿茸组织中扩增SRY基因的cDNA序列，利用生物信息学软件对敖鲁古雅驯鹿SRY基因的cDNA序列及蛋白质结构进行分析，同时构建系统发育树。结果表明：扩增的敖鲁古雅驯鹿SRY基因的cDNA序列与GenBank数据库中登录的驯鹿SRY基因的cDNA序列(登录号AB247629.1)一致，全长690 bp。敖鲁古雅驯鹿SRY基因编码229个氨基酸；敖鲁古雅驯鹿SRY蛋白无信号肽和跨膜结构；结合其二级结构和结构域预测分析，SRY蛋白的二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主，具有HMG结构域。通过构建NJ系统发育树，发现敖鲁古雅驯鹿与白尾鹿之间的亲缘关系相对较近。研究结果为深入探索敖鲁古雅驯鹿SRY基因的生物学功能提供了基础参考。     

绵羊KCNH1基因的生物信息学分析

以绵羊钾电压门控通道H亚家族成员1（potassium voltage-gated channel subfamily H member 1,KCNH1）基因为研究对象,利用生物信息学数据库及其相关软件,对其进行生物信息学分析,以初步了解其结构和生物学功能。结果表明,绵羊KCNH1基因所含最大长度序列为2 961 bp,且编码986个氨基酸残基。KCNH1基因编码的蛋白质分子式为C₄₉₇₂H₇₈₁₆N₁₃₄₂O₁₄₄₇S₄₀,其蛋白分子质量为110 827.28 KDa,理论等电点（pI）为7.52。亚细胞定位结果表明其编码产物主要可能定位于质膜（43.5%）,其次为内质网（34.8%）,属于非分泌蛋白。KCNH1蛋白质中不存在信号肽序列,但存在5段跨膜结构区域,该蛋白的二级结构以α螺旋为主,三级结构主要由α螺旋盘曲缠绕的方式形成。     

羊口疮病毒重庆株F1L基因克隆与生物信息学分析

旨在分析OrfV-CQ株F1L基因的分子特点,预测其编码蛋白的生物学功能。对OrfV-CQ株F1L基因进行PCR扩增、克隆及序列测定,利用生物信息学相关软件进行序列分析并对其编码蛋白的二级结构、B细胞表位、T细胞表位、保守结构域、跨膜结构域和信号肽进行预测。结果表明,OrfV-CQ株F1L基因长1 023bp,编码340个氨基酸,与Shanxi株F1L基因的核苷酸和氨基酸同源性分别为98.4%和95.0%。OrfV-CQ株F1L基因编码蛋白的α-螺旋、β-片层、β-转角、无规则卷曲分别为11.21%、10.3%、2.73%、75.76%;可能存在5个B细胞优势抗原表位,3个CTL表位,4个Th细胞表位,无跨膜结构域和信号肽。     

枸杞果实酸性转化酶基因生物信息学分析

借助生物信息学工具对已克隆枸杞果实酸性转化酶蛋白LBSAI的理化性质、亲水性/疏水性、跨膜结构域、二级结构和三级结构等方面进行预测和分析。结果表明:枸杞果实酸性转化酶蛋白为不存在信号肽亲水性蛋白;在氨基酸第37~39位置间产生一个跨膜螺旋结构;该蛋白二级结构主要有无规则卷曲和延伸链构件,并散布于整个蛋白。研究为进一步研究枸杞果实酸性转化酶基因调控蔗糖代谢途径机理提供理论参考。     

辣椒 CaTPS8 基因克隆与表达分析

海藻糖-6-磷酸合酶（Trehalose-6-phosphate synthase, TPS）在植物非生物胁迫响应中起着重要的调控作用。以辣椒品种‘强丰101’为材料,对 CaTPS8 基因进行克隆和表达分析。结果表明,该基因CDS的完整开放阅读框为2 553 bp,编码850个氨基酸。生物信息学分析发现,CaTPS8蛋白的分子质量为96 ku,理论等电点为5.65,不稳定系数为48.09,推测为不稳定蛋白。蛋白结构预测显示CaTPS8蛋白包含Glyco_transf_20和 GT20_TPS两个保守结构域,属于亲水性蛋白,没有跨膜结构和信号肽序列。二级、三级结构预测表明该蛋白的结构主要为α-螺旋和无规则卷曲。系统进化关系分析表明, CaTPS8蛋白与马铃薯和番茄的同源性最高,其相似度分别为87.78%和86.92%,与高粱的同源序列相似度最低,为64.76%。实时荧光定量PCR分析表明, CaTPS8 基因在辣椒花中表达量最高。同时, CaTPS8 基因的表达受到低温的诱导,在处理 3 h时相对表达量最高,约为对照的25倍。此外,IAA、ABA、SA、GA₃和MeJA处理能够抑制 CaTPS8 基因的表达。研究结果为进一步阐明 CaTPS8 基因响应辣椒非生物胁迫的分子机理奠定基础。     

烟草基因组中AGO蛋白的生物信息学分析

对在NCBI上登录的烟草AGO蛋白(argonaute proteins)的信息进行了整理,并对其组成成分、系统发育树、信号肽、跨膜结构域、细胞定位、亲水性/疏水性、蛋白质的二/三级结构等进行了预测和分析。结果表明:在烟草基因组中共有22个AGO蛋白,可分为8类;烟草的AGO蛋白与拟南芥的AGO一样在进化上分为3个分支,其编码的蛋白是一个无跨膜结构域、无信号肽/导肽的亲水性蛋白,α-螺旋散布于整个蛋白质中,具有PAZ和PIWI两个特征结构域。此外,烟草的AGO2/4/7/16/PNH1定位在细胞核中,AGO10定位在细胞质中,AGO5定位在线粒体中。     

烟草基因组中AGO蛋白的生物信息学分析

对在NCBI上登录的烟草AGO蛋白(argonaute proteins)的信息进行了整理,并对其组成成分、系统发育树、信号肽、跨膜结构域、细胞定位、亲水性/疏水性、蛋白质的二/三级结构等进行了预测和分析。结果表明:在烟草基因组中共有22个AGO蛋白,可分为8类;烟草的AGO蛋白与拟南芥的AGO一样在进化上分为3个分支,其编码的蛋白是一个无跨膜结构域、无信号肽/导肽的亲水性蛋白,α-螺旋散布于整个蛋白质中,具有PAZ和PIWI两个特征结构域。此外,烟草的AGO2/4/7/16/PNH1定位在细胞核中,AGO10定位在细胞质中,AGO5定位在线粒体中。     

陆地棉磷高效基因GhMGD3的克隆与表达分析

  目的  基于前期陆地棉Gossypium hirsutum根部低磷胁迫基因表达谱芯片差异表达序列数据分析，挖掘相关基因，并对其克隆与表达分析。  方法  克隆GhMGD3基因并进行基因组DNA与cDNA测序分析，借助生物信息学方法分析GhMGD3的基因结构和进化关系；采用半定量RT-PCR技术与实时荧光定量PCR (RT-qPCR)的方法检测该基因在根、茎、叶、花4个组织中的基因表达量的变化以及低磷胁迫下的表达模式。  结果  成功克隆了陆地棉GhMGD3基因。GhMGD3基因的编码序列全长为681 bp，共编码226个氨基酸，存在3个内含子，分子量是26 610.54 Da，等电点为8.74，是稳定的亲水碱性蛋白。二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主。该蛋白不存在信号肽、跨膜结构域、N-糖基化位点，但含有多个磷酸化位点。亚细胞定位结果显示:该基因编码的蛋白定位于叶绿体。GhMGD3蛋白与木槿Hibiscus syriacus氨基酸序列相似性较高，其亲缘关系最近。半定量RT-PCR和RT-qPCR试验结果均表示:GhMGD3基因主要表达于根，中量表达于茎，微量表达于叶和花，在低磷胁迫72 h时其相对表达量达到最高值。  结论  首次成功克隆到了陆地棉GhMGD3基因，获得了GhMGD3基因的组织表达以及低磷胁迫下的表达模式，GhMGD3基因在棉花磷高效利用信号调控中具有重要作用。图7表1参27     

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。     

甘薯等8种植物JAZ1基因的生物信息学分析

JAZ(Jasmonate ZIM-domain)蛋白是植物中茉莉酸信号调控途径中重要的负调控因子,它在调控植物发育、营养生长、衰老、抗盐、抗旱以及抗病等过程中起着至关重要的作用。为了对甘薯等JAZ1基因的生物信息学进行分析并对其功能进行预测,本研究以NCBI数据库中收集的8种植物JAZ1蛋白氨基酸序列为试验数据来源,采用系列生物信息学分析软件对甘薯等8种JAZ1蛋白的氨基酸组成及其理化性质、蛋白质亲疏水性、磷酸化位点、二级结构元件和含量、跨膜结构域、信号肽、蛋白质亚细胞定位、功能结构域进行预测和分析,并对8种植物JAZ1蛋白氨基酸序列进行多重比较和蛋白质系统进化树进行构建和分析。结果表明,8种植物JAZ1蛋白的氨基酸残基数目介于180～294;相对分子量介于19 815 670～31 550 050;理论等电点均为碱性等电点;8种植物JAZ1蛋白的主要氨基酸为丝氨酸、脯氨酸、赖氨酸和苏氨酸;稳定性预测结果表明8种植物JAZ1蛋白均为非稳定性蛋白质;磷酸化位点预测分析结果表明8种植物JAZ1蛋白磷酸化位点数量最多为丝氨酸,其次为苏氨酸;根据亲疏水性预测分析结果推测8种植物JAZ1蛋白均为亲水性蛋白质;信号肽和跨膜结构域预测结果显示这些蛋白质均为非分泌蛋白质不具有信号肽,没有明显的跨膜结构域;JAZ1蛋白二级结构元件主要为不规则卷曲,其次为α-螺旋和延伸链;亚细胞定位预测结果显示该蛋白质主要定位于细胞核;结构域预测结果表明供试8种植物JAZ1蛋白均含有JAZ蛋白家族典型的TIFY和CCT_2功能结构域;氨基酸序列多重比对和蛋白质系统进化树分析结果表明甘薯JAZ1与长春花JAZ1亲缘关系最近。本研究可为甘薯JAZ1基因功能研究和甘薯性状定向改良奠定理论基础。     

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。     

玉米JAZ基因家族的生物信息学分析

基于已发布的玉米全基因组数据,利用系列生物信息学分析软件对玉米JAZ基因家族进行了氨基酸组成及其理化性质、蛋白质亲疏水性、磷酸化位点、二级结构元件和含量、跨膜结构域、信号肽、蛋白质亚细胞定位、功能结构域预测和分析。结果表明,玉米JAZ蛋白的氨基酸残基数目介于110～426个,相对分子质量介于11 834.49～30 494.24,理论等电点介于4.89～10.18,玉米JAZ蛋白的主要氨基酸为丙氨酸、脯氨酸、精氨酸等。稳定性预测结果表明,玉米JAZ蛋白均为非稳定性蛋白质;信号肽和跨膜结构域预测结果显示,这些蛋白质均为非分泌蛋白质,不具有信号肽,且没有明显的跨膜结构域。JAZ蛋白二级结构元件主要为不规则卷曲、α-螺旋和延伸链。亚细胞定位预测结果显示,JAZ蛋白质主要定位于细胞核;结构域预测结果表明,JAZ蛋白均含有JAZ蛋白家族典型的TIFY和CCT-2功能结构域。研究结果可为玉米JAZ基因功能研究和玉米性状定向改良奠定理论基础。     

猪HIF-1α基因启动子区及编码区的生物信息学分析

利用生物信息学方法,对NCBI中公布的猪缺氧诱导因子HIF-1α基因的5′端上游2 000 bp长度的候选启动子区进行了核心启动子及转录结合位点的预测;同时对其所编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、跨膜结构域、信号肽、高级结构及进化关系进行了分析。结果显示：猪HIF-1α基因5′端上游存在潜在启动子区,存在CpG岛,存在多个转录因子结合位点,编码的蛋白为亲水性蛋白;蛋白质等电点为5.11,共由824个氨基酸组成,含量最高的为亮氨酸。HIF-1α蛋白主要定位于细胞核内,不存在跨膜结构域,为非跨膜蛋白,不存在信号肽,二级结构主要为α-螺旋及无规卷曲。此外通过对猪HIF-1α基因序列的同源性比较发现,与猪HIF-1α基因同源性最近的是绵羊,同源性最远的是原鸡。此研究为猪HIF-1α基因结构和功能的探索提供了一定的理论依据。     

菊叶香藜精油合成关键HMGR基因的生物信息学分析

采用生物信息学的方法分析菊叶香藜3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(Ds HMGR)基因所编码蛋白质的理化性质、信号肽、跨膜结构域、亚细胞定位、保守结构域、二级结构、三级结构,并进行多条氨基酸序列比对和系统进化树构建。结果表明,Ds HMGR基因包含一段1 725 bp的开放阅读框,编码574个氨基酸,非极性氨基酸为主要氨基酸,等电点为7.46,为不稳定蛋白质,编码蛋白质中不含有信号肽,在N端具有2个疏水区域,含有2个跨膜结构域,Ds HMGR蛋白定位到内质网上,在C端和连接区具有较高保守性,在N端保守性较低,含有HMGR蛋白特有的4个保守活性位点,二级结构主要为α-螺旋,三级结构预测显示Ds HMGR蛋白具有N、L和S 3个催化活性中心结构域。HMGR蛋白进化分析中,菊叶香藜与藜科植物聚为一支,遗传距离较近。     

牛ANGPTL4基因结构和功能的生物信息学分析

以牛ANGPTL4基因为研究对象,运用生物信息学方法对其编码蛋白的结构、理化性质、信号肽、跨膜结构、亚细胞定位、二级结构以及高级结构进行生物信息学分析,并推测与其他物种的生物进化关系。结果表明,牛ANGPTL4蛋白是一个疏水性不稳定蛋白,定位于细胞外。含有12个α-螺旋,8个β-折叠,30个转角,3个跨膜结构区域。通过分子进化树研究发现牛的ANGPTL4基因在人、小鼠、大鼠、猪、黑猩猩、狗、鸡等物种中,与猪的亲缘关系最近。     

18种观赏植物F3′5′H基因生物信息学分析

采用生物信息学方法对18种观赏植物类黄酮-3′5′-羟化酶基因(flavonoid-3′5′-hydroxylase,F3′5′H)的mRNA和氨基酸序列的理化性质、跨膜结构域、保守结构域、亚细胞定位、二级结构、三级结构和同源性进行预测与分析。结果表明，绝大多数观赏植物的F3′5′H为亲水性稳定蛋白质，以α螺旋为主、无信号肽的跨膜蛋白质；大多数定位于内质网膜上；其三级结构模型为5ylw.1.A铁锈醇合成酶，为单链蛋白，属于细胞色素P450基因家族；同源保守氨基酸序列为“LPPGP”“AGTDTS”和“PFGAGRRICAG”。     

绵羊HTR4基因的生物信息学分析

利用生物信息学数据库及软件,对绵羊羟色胺受体4基因(hydroxytryptamine receptor 4,HTR4)进行生物信息学分析,以初步了解其结构并进行功能预测。结果表明,绵羊HTR4基因所含最大长度的开放阅读框为1 317 bp,编码438个氨基酸残基。HTR4基因编码的蛋白分子质量为49 437.09 KDa,理论等电点(pI)为8.32。亚细胞定位结果表明其编码产物主要定位于质膜(60.9%),且不属于分泌蛋白。HTR4蛋白不存在信号肽序列,存在7段跨膜结构且无低复杂性段区域,该蛋白的二级结构以α螺旋为主,且三级结构主要由α折叠缠绕形成。