牦牛POMC基因的克隆及生物信息学分析

为探讨工布江达牦牛POMC基因的分子结构特征,通过分子克隆技术获得工布江达牦牛POMC基因全序列,采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的基本理化性质、疏水性、信号肽、二级结构等进行预测与分析。结果表明,工布江达牦牛POMC基因包含1个798bp的开放阅读框,编码265个氨基酸,其编码蛋白属于亲水性蛋白,具有明显的信号肽,二级结构主要以无规卷曲和α-螺旋为主。以POMC基因构建的邻接系统发育树表明,工布江达牦牛POMC与野牦牛、普通黄牛、水牛和羊等品种的POMC遗传距离较近,具有高度同源性。     

麦洼牦牛NPM1基因的克隆及生物信息学分析

采用分子克隆技术获得麦洼牦牛NPM1基因编码区序列,并通过普通PCR法检测NPM1基因在麦洼牦牛各组织中的表达分布,同时采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的基本理化性质进行预测分析。结果表明:麦洼牦牛NPM1基因包含一个长度为885bp的开放阅读框,编码294个氨基酸,与普通牛NPM1基因序列的的同源性为99.4%,且与家犬(93.1%)、人(93.2%)也有较高同源性。根据DNAStar翻译出氨基酸序列,发现麦洼牦牛NPM1基因编码氨基酸序列第239位和261位发生了突变,分别由R变为K和L变为P;所编码的蛋白属于亲水性蛋白,二级结构主要有α-螺旋和无规卷曲;Interpro在线工具对牦牛NPM1基因编码蛋白进行结构域预测,第12~118位间有完整的核质蛋白核心结构域。系统进化树表明麦洼牦牛与黄牛、家犬及人遗传距离最近。     

麦洼牦牛Toll样受体1基因的克隆及生物信息学分析

【目的】克隆并分析高原牦牛Toll样受体1基因(TLR1)的特点。【方法】提取麦洼牦牛脾脏RNA,反转录合成cDNA,以其为模板分段扩增后拼接获得麦洼牦牛TLR1基因编码区序列,采用相关分析软件对基因进行序列分析,并对其编码的蛋白质进行基本理化性质分析及预测。【结果】分段扩增获得了TLR1基因1 484bp的上游序列和823bp的下游序列,拼接后获得2 287bp的cDNA序列。TLR1基因系统进化树及同源性比对结果表明,TLR1基因极其保守,牦牛TLR1基因与黄牛、绵羊等哺乳动物遗传距离很近。预测TLR1基因含有1个2 184bp的开放阅读框,编码727个氨基酸,其编码蛋白的分子质量为83.148 7ku;预测TLR1蛋白在第500~600位氨基酸区域含有1个疏水区域,结合跨膜区预测认为该疏水区域可能是TLR1蛋白的一个跨膜区,TLR1蛋白二级结构主要以α-螺旋及自由卷曲为主。【结论】TLR1基因在高原牦牛与平原哺乳动物之间存在较高的同源性,这可能与TLR1蛋白重要的生理功能相关。     

麦洼牦牛H-FABP和MC4R基因的克隆及生物信息学分析

为探究H-FABP、MC4R基因在麦洼牦牛中的结构和功能,克隆测序麦洼牦牛H-FABP、MC4R基因的编码区全序列,并利用生物信息学软件分析其编码区序列、蛋白质结构、功能及进化关系。结果表明,麦洼牦牛的H-FABP基因全长440bp,其中编码区为401bp,编码133个氨基酸;MC4R基因全长1 434bp,其中编码区999bp,编码332个氨基酸。麦洼牦牛H-FABP和MC4R基因核苷酸序列与普通牛、绵羊、猪、人和小鼠的核苷酸比较,其一致性分别为83%~99%、85%~99%,其中与普通牛的最高(99%、99%),其次是绵羊(96%、95%),与小鼠的最低;说明在不同物种中,这2个基因属于直系同源的基因。H-FABP和MC4R蛋白均为疏水性结构蛋白。     

牦牛TLR4基因的克隆测序及序列分析

旨在了解牦牛天然免疫受体TLR4基因特点。根据GenBank已公布的牛TLR4基因序列,分3段设计引物,测序、拼接克隆序列,并对所得序列进行生物信息学分析和预测。基因序列分析表明,克隆得到牦牛TLR4基因编码区全长2 807bp,开放阅读框2 526bp,编码氨基酸841个,N端含有27个氨基酸组成的信号肽,分子质量96.009 8ku,理论等电点为6.35。蛋白预测结果表明,TLR4编码蛋白整体表现为亲水性。同源性分析表明,10条序列当中牦牛与野牦牛、普通牛、绵羊等物种具有较高的同源性,在系统发育树中距离最近。说明TLR4基因序列具有较高的保守性。     

小麦TaCYP78A5基因的克隆及生物信息学分析

细胞色素P450(Cytochromes P450)蛋白家族含有硫羟基和血红素结构域,参与多种生物合成,CYP78A家族成员对籽粒大小形成有重要的功能。利用同源克隆的方法,分别从小麦大粒品系‘P271’和小粒材料‘中国春’中扩增到位于2AS、2BS、2DS上的TaCYP78A5-2A、TaCYP78A5-2B和TaCYP78A5-2D基因,编码534、544、549个氨基酸。通过分析发现在‘P271’和‘中国春’克隆到的TaCYP78A5序列一致,说明TaCYP78A5基因在这2个粒型的小麦中是保守的。CYP78A家族在水稻和拟南芥中具有非自主性细胞表达模式,结合对CYP78A家族的生物进化关系研究发现,CYP78A家族的各个基因在单子叶植物中是保守的。‘P271’和‘中国春’籽粒大小的差异,可能是TaCYP78A5基因在‘P271’中的基因表达量高于‘中国春’,引起种子发育过程中内表皮细胞的增殖,从而促进种子表皮增大,使得‘P271’种子大小和质量增加。     

牦牛Cygb基因的克隆及序列分析

【目的】对牦牛Cygb基因进行克隆与序列分析,为进一步深入研究Cygb基因在牦牛对低氧环境适应性中的作用提供理论基础。【方法】参照GenBank中牛的Cygb基因序列设计引物,提取牦牛肝组织RNA,以反转录合成的cDNA为模版,克隆牦牛Cygb基因并进行测序,运用生物信息学软件对所得序列进行分析。【结果】牦牛Cygb基因编码区全长573bp,编码190个氨基酸,编码产物分子质量21.5ku,理论等电点为6.61。蛋白预测表明,Cygb编码蛋白整体表现为亲水性,蛋白质的二级结构主要由α螺旋及延伸链构成。同源性分析表明,11条序列当中牦牛与牛、绵羊等物种具有较高的同源性,在系统发育树中距离最近,其中牦牛与牛的同源性最高,达到99.0%。【结论】克隆到573bp的牦牛Cygb基因编码区全长序列,该序列在哺乳动物中具有很高的保守性。     

绵羊TGFβ2基因及其剪切体的克隆与生物信息学分析

旨在克隆绵羊TGFβ2(Transforming growth factor-β2)基因CDS,解析其序列及编码蛋白的生物学特性,为绵羊生产利用提供理论基础。采用PCR技术克隆获得TGFβ2基因的CDS,并进行生物信息学分析。结果表明:绵羊TGFβ2基因的CDS长度为1 329bp,编码442个氨基酸;其可变剪切体TGFβ2-AS1和TGFβ2-AS2由于CDS部分缺失分别编码331和414个氨基酸。绵羊TGFβ2及其可变剪切体TGFβ2-AS1和TGFβ2-AS2编码蛋白的理论等电点分别为8.74、7.60和8.82,均存在1个信号肽和1个跨膜结构域,由α-螺旋、β-折叠、延伸及无规则卷曲构成;序列同源性分析发现,绵羊TGFβ2基因编码区的核苷酸和氨基酸序列与其他哺乳动物同源性较高,进化树分析表明,绵羊TGFβ2氨基酸序列与人类的进化关系较近,与斑马鱼较远;细胞定位分析表明TGFβ2及其可变剪切体TGFβ2-AS1和TGFβ2-AS2主要在细胞外基质中发挥作用,调控下游靶基因的表达。获得绵羊TGFβ2及其可变剪切体TGFβ2-AS1和TGFβ2-AS2完整的CDS,与TGFβ2转录本相比,TGFβ2-AS1和TGFβ2-AS2分别缺失111和28个氨基酸序列,其可能通过与TGFβ2转录本不同的分子调控机制发挥重要的生物学作用。     

天祝白牦牛IGF-1基因克隆、生物信息学及差异表达分析

旨在获得天祝白牦牛 IGF-1基因序列,分析其分子结构特征及在牦牛毛囊发育周期中的表达规律,为解析白牦牛毛囊发育及被毛生长提供理论依据。以天祝白牦牛体侧皮肤为试验材料,通过PCR扩增及测序技术克隆 IGF-1基因CDS区序列,并与黄牛序列比对,进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR(qPCR)技术检测天祝白牦牛毛囊发育不同时期 IGF-1基因的mRNA表达水平。结果表明,天祝白牦牛 IGF-1基因的CDS区长465 bp,编码154个氨基酸; IGF-1基因编码蛋白的分子质量为17 065. 81 ku,理论等电点为9.36;蛋白质二级结构以无规卷曲(57.79%)和α-螺旋(27.27%)为主,序列分析表明,天祝白牦牛IGF-1蛋白为不稳定亲水蛋白;qPCR检测结果表明, IGF-1基因在牦牛毛囊发育的生长期、退行期和休止期均有表达,生长期和退行期表达量显著高于休止期。     

合作猪IFN-β基因编码区克隆及生物信息学分析

克隆合作猪干扰素β(Interferon-beta, IFN-β)基因的编码区序列(Coding region sequence, CDS),预测分析其结构与功能。以NCBI/GenBank中猪IFN-β(登录号:NM_001003923.1)的序列设计特异性引物,通过TA克隆技术得到合作猪 IFN-β基因完整CDS区,用生物信息学方法对其进行分析。结果表明,合作猪 IFN-β基因CDS区全长561 bp,编码186个氨基酸,与参考序列相比,其编码区的第177位点处的C突变为T,为同义突变。分子质量约为21.95 ku,理论等电点(PI)为4.93,不稳定系数为62.91,平均疏水性为-0.172;二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,三级结构与二级结构预测基本一致。合作猪与巴马猪、梅山猪和疣猪 IFN-β核酸序列的相似性为99.47%、99.82%和98.75%。进化树结果表明,合作猪与梅山猪亲缘关系最近。合作猪IFN-β属于干扰素ab超家族,是不稳定的酸性亲水性蛋白,含有信号肽和跨膜区。     

小麦胁迫相关基因TaLEA2的克隆、生物信息学及表达特性分析

【目的】克隆小麦Triticum aestivum晚期胚胎发育丰富蛋白基因并对其进行基因结构、蛋白特性及表达模式分析,为其耐盐性研究奠定理论基础.【方法】搜索小麦EST数据库,通过同源克隆分离并获得小麦晚期胚胎发育丰富蛋白基因,用生物信息学软件分析该基因结构及蛋白特性,荧光定量试验分析该基因的表达模式.【结果和结论】获得1条1 100 bp的核苷酸序列,该序列包含了1个981 bp的开放阅读框,编码1个由326个氨基酸残基组成的蛋白,该蛋白含有2个LEA2结构域,属于第2组LEA蛋白,该蛋白命名为TaLEA2.生物信息学分析显示TaLEA2蛋白具有LEA2家族的典型特征,富含赖氨酸(Lys),不含半光氨酸(Cys),无明显的高级结构,平均亲水系数(GRAVY)为-0.405,稳定系数为25.28,这种氨基酸组成及结构均有利于蛋白的热稳定性及亲水性.实时荧光定量PCR分析表明,TaLEA2基因为组成型表达,同时该基因存在组织表达差异,且表达受不同发育时期影响;该基因调控表达受高盐、低温、病原菌及干旱等胁迫的影响,尤其在干旱胁迫中上调表达明显,但该基因不受外源ABA刺激的影响.推测TaLEA2基因参与了小麦正常条件下的生长发育,同时也广泛地参与了小麦抵御逆境胁迫的响应,尤其在小麦的抗旱胁迫过程中发挥重要作用.     

牦牛应激型 HSPA1A和 HSPA2基因的克隆及序列分析

为了解牦牛应激型 HSPA1A和 HSPA2基因的特点,根据GenBank已公布的牛应激型 HSPA1A和 HSPA2基因序列设计4对引物,每个基因分两段扩增,测序并拼接,首次克隆牦牛应激型 HSPA1A和 HSPA2基因。序列分析表明,扩增到的牦牛应激型 HSPA1A基因全长2 134 bp,开放阅读框全长1 926 bp,编码641个氨基酸,分子质量为70.26 ku; HSPA2基因全长1 911 bp,开放阅读框全长1 911 bp,编码636个氨基酸,分子质量为69.85 ku。将 HSPA1A和 HSPA2基因开放阅读框编码的氨基酸序列进行ScanProsite分析,均得到3个HSP70蛋白家族标记。核苷酸序列同源性分析表明, HSPA1A和 HSPA2基因具有较高的保守性,牦牛与牛的 HSPA1A和 HSPA2基因核苷酸序列同源性最高,分别为99.8%和99.1%。遗传进化关系分析表明,牦牛与牛的应激型 HSPA1A和 HSPA2基因亲缘关系最近。     

玉米FAD2基因的生物信息学分析

脂肪酸脱氢酶（Fatty acid desaturase, FAD2）是产生不饱和脂肪酸的关键酶，在植物对多种逆境胁迫的响应中发挥重要作用。研究通过生物信息学方法对C\-4作物玉米的FAD2基因及其蛋白的结构和功能作以预测和分析。分析结果表明，ZmFAD2基因含有FA-desaturase结构域，表明ZmFAD2蛋白具有脂肪酸去饱和酶的功能。ZmFAD2是定位于内质网的亲水性蛋白，系统进化树表明其与同为C\-4植物的高粱和谷子亲缘关系最近。启动子顺式作用元件以及表达特性分析均表明ZmFAD2参与多种逆境胁迫的响应。研究结果为FAD2基因功能的进一步研究奠定了基础，同时为通过分子育种提高作物在逆境胁迫下的抗性提供了理论依据。     

牦牛DRA基因克隆测序及生物信息学分析

为全面解析牦牛MHCⅡ类基因结构与功能，采用分子克隆测序技术对大通牦牛DRA基因编码区进行等位基因频率估算并进行生物信息学分析。结果显示：大通牦牛DRA基因编码区含有762 bp的开放阅读框，共编码253个氨基酸；共有3个SNPs(g.2376C>T、g.2851C>G、g.3016C>A),其中第2、3外显子分别存在1个C→T的同义突变和C→A的错义突变(L→M),这两个突变均降低了大通牦牛DRA基因mRNA二级结构的稳定性；g.3016C>A突变前后编码蛋白质的分子量、原子总数、脂肪系数、不稳定系数、总平均亲水性方面存在差异；生物信息学的方法分析显示，BoLA-DRA基因是MHC基因家族中高度保守的基因。该研究结果可以为大通牦牛DRA基因结构与功能的研究奠定基础。     

牦牛MT-3基因生物信息学分析

利用生物基因组学数据库,对牦牛金属硫蛋白3基因进行生物信息学分析,从而预测MT-3基因编码产物的理化性质以及功能结构域,并构建MT-3同源基因的系统进化树。结果表明,牦牛MT-3基因含有1个513 bp的ORF,编码170个氨基酸。MT-3蛋白分子质量约为17 556.37 Da,理论等电点为5.68。MT-3编码产物的二级结构主要以β折叠和无规则卷曲为主,推测是非酶类蛋白质。MT-3具有神经生长抑制活性,通过清除自由基和NO,从而起到保护脑细胞的作用。     

绵羊肺炎支原体贵州株P113基因的克隆与生物信息学分析

为获得绵羊肺炎支原体贵州株P113基因生物信息学特征,应用DNAStar、Mega 5.0、Protparam、Protscale、IEBD等工具对其(GZ-QX1株)P113蛋白特性、结构和功能进行预测分析。结果显示,绵羊肺炎支原体GZ-QX1株P113基因序列大小为3 240bp,编码1 079个氨基酸,与绵羊肺炎支原体Y98标准株、四川SC01株、猪肺炎支原体P97、丝状支原体山羊亚种、山羊支原体山羊亚种的核苷酸序列同源性分别为99.9%、81.9%、60.4%、3.9%和5.2%。P113蛋白是分子质量约119ku的碱性蛋白,具有较多优势抗原表位;蛋白结构分析显示,P113蛋白无跨膜结构,有9个N糖基化位点,59个丝氨酸、16个苏氨酸的磷酸化位点,14种保守的特异性蛋白质激酶的结合位点;蛋白功能分析认为,P113可能是某信号传导通路的信号分子,也是一种具有良好抗原性的结构蛋白。     

盘基网柄菌DJ-1基因的克隆及生物信息学分析

目的:盘基网柄菌是研究药物作用机理、细胞信号转导和神经退行性病变的模式生物。对盘基网柄菌DJ-1基因进行克隆和序列分析,可以为研究DJ-1基因在肿瘤抑制和神经退行性病变中的作用机理奠定基础。方法:以盘基网柄菌总基因组为模板,利用Primer5.0设计特异性引物扩增盘基网柄菌DJ-1基因,并将扩增的DJ-1基因插入大肠杆菌原核表达质粒pUC18,进行酶切、连接、E.coliDH5α菌株转化和筛选、DJ-1序列测定以及DJ-1的核苷酸和蛋白质序列分析。结果:盘基网柄菌DJ-1基因全长618 bp,无内含子,共编码205个氨基酸。在系统发育上与梭菌属形成两个分支,本属内D. discoideum和D. purpureum亲缘关系相近。盘基网柄菌DJ-1蛋白质的分子量约为22.87 kD,其等电点为5.31,含86个非极性氨基酸和119个极性氨基酸,无信号肽识别序列和跨膜结构。DJ-1蛋白质二级结构以α-螺旋、无规卷曲和延伸链为主。Pretotar软件预测DJ-1位于盘基网柄菌细胞内质网上。结论:盘基网柄菌DJ-1基因与人类DJ-1基因具有高度相似性,对其进行克隆和生物信息学分析可以为今后利用盘基网柄菌模型研究DJ-1基因的功能和机制提供理论支持。     

麦洼牦牛血红蛋白α链基因的克隆测序

从麦洼牦牛脊髓中提取总RNA，利用RT-PCR扩增血红蛋白α链基因，获得了532bp的cDNA，连接到PMD-l8载体上，然后转化TOP-10感受态细胞进行克隆测序。结果显示，牦牛血红蛋白α链基因与普通牛相比存在2个碱基差异，并导致血红蛋白α链71位的1个氨基酸改变。此外，还用电泳方法研究了血红蛋白在新生犊牦牛中的表达。     

牦牛MYL3基因的克隆及组织表达分析

【目的】研究牦牛MYL3基因的结构和表达特征,探究其生物学功能及影响牦牛肌肉生长发育的机制。【方法】以美仁牦牛cDNA为模板,PCR扩增MYL3基因编码区序列(CDS),利用MEGA11软件构建系统进化树,利用生物信息学软件对其编码蛋白进行分析。通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测MYL3基因在心脏、肝脏、脾脏、肺脏（参照）、睾丸、肌肉和脂肪组织中的相对表达量。【结果】牦牛MYL3基因CDS区长600 bp,共编码199个氨基酸,存在1个碱基突变位点,位于第165位(A>T)。系统进化分析结果显示,牦牛与普通牛的亲缘关系最近,与单峰驼的亲缘关系最远。生物信息学分析结果显示,牦牛MYL3蛋白为不稳定的亲水性蛋白,无信号肽,不存在跨膜结构,主要存在于细胞质内,有8个磷酸化位点和2个N 糖基化位点,蛋白的二级结构以α-螺旋为主,主要与调控肌肉生长发育的相关蛋白相互作用。RT-qPCR结果表明,MYL3基因在心脏中的表达量最高,极显著高于其他组织;肌肉中次之,与除心脏外的其他组织存在极显著差异。【结论】MYL3基因可能与牦牛心脏发育有关,对肌肉的生长发育和肉质有一定影响。     

天祝白牦牛Lfcin基因克隆及生物信息学分析

利用PCR技术从天祝白牦牛基因组DNA中获得乳铁蛋白素(Lactoferricin,Lfcin)基因序列,将Lfcin基因连接于pGEM-T easy载体进行测序后,与奶牛的Lfcin基因序列进行比对;对牦牛、奶牛、人、小鼠等物种的Lfcin蛋白序列进行比对和进化树分析.结果表明:克隆获得了含天祝白牦牛乳铁蛋白第二外显子的DNA序列,共778 bp,其中Lfcin基因编码区长75 bp,编码25个氨基酸;序列分析显示,克隆获得的牦牛DNA序列与奶牛该序列存在9个碱基的变异,其中Lfcin基因编码区内有1个变异,为同义突变;牦牛和奶牛的Lfcin蛋白质序列完全相同,各物种Lfcin蛋白具有较高的同源性.