金银花绿原酸合成酶基因LjHQT的生物信息学分析

羟基肉桂酰辅酶A奎尼羟基肉桂转移酶(hydroxycinnamoyl Co A quinate hydroxycinnamoyl transferase,HQT)是金银花绿原酸合成过程中的关键酶,本研究利用生物信息学的分析方法,对金银花HQT氨基酸序列与其它植物间相应片段进行同源比对和系统进化分析,并对该基因编码蛋白的理化性质,亚细胞定位、跨膜结构、二级结构和三级结构等方面进行了预测和分析。结果表明,LjHQT编码的蛋白含424个氨基酸,是一种亲水性蛋白,蛋白磷酸化位点有7个,其中丝氨酸位点6个,酪氨酸1个;目的蛋白中不存在信号肽,没有跨膜结构域,LjHQT可能定位于叶绿体或其它细胞器;其编码的氨基酸序列与中果咖啡的同源关系较近,具有较高的保守性与乌梅、葡萄的同源关系较远。二三级结构分析表明,LjHQT编码的蛋白主要由无规则卷曲和α螺旋组成,空间结构主要是螺旋和转角。本研究为LjHQT功能分析提供了重要研究基础。     

芍药等8种植物COMT基因的生物信息学分析

植物咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferase,COMT)基因对木质素的合成具有重要的调控作用。本研究采用生物信息学方法对芍药等8种植物COMT基因编码的氨基酸序列进行比对,进而对其蛋白理化性质、信号肽、跨膜结构域、磷酸化位点、亚细胞定位、二级结构与三级结构进行了预测与分析。结果表明,芍药等8种植物COMT基因编码氨基酸的一致性可达65.91%,平均相对分子量为39437.79 Da,带有酸性等电点,含量最丰富的氨基酸为亮氨酸(Leu)和丙氨酸(Ala),无信号肽,无跨膜结构域,磷酸化位点数量最多的为丝氨酸和苏氨酸,定位于细胞骨架和细胞质中可能性最大,二级结构则以α-螺旋和无规则卷曲为主,三维结构具有一定的相似性。这一结果为今后深入开展植物COMT基因功能研究提供了科学依据。     

伞形科四种药用植物鲨烯合酶的生物信息学分析

鲨烯合酶(squalene synthase, SQS)是三萜类化合物合成的关键调控酶。本研究利用生物信息学软件,从蛋白质理化性质、亚细胞定位,蛋白质结构和系统发育关系等方面分析了伞形科四种药用植物的SQS序列。结果表明：除积雪草外,其余植物的SQS均为稳定蛋白;所有SQS序列都存在明显的疏水区/亲水区,属亲水蛋白;全部SQS序列主要定位于细胞质和质膜,均未发现信号肽,但C端均存在2处跨膜区域;二级结构和功能域均以无规则卷曲和α-螺旋为主要结构元件;系统发育分析与物种的分类关系是一致的。这些结果为深入认识鲨烯合酶结构与功能的关系及其在伞形科植物中的分子进化提供了科学依据。     

甜樱桃(Prunus avium)PaGAST基因的电子克隆及生物信息学分析

为获得甜樱桃PaGAST 基因的cDNA 序列,并预测该基因编码蛋白的结构与功能,以草莓FaGAST1 基因序列为探针,通过基于NCBI数据库中表达序列标签的电子克隆技术对甜樱桃PaGAST 基 因进行克隆。利用生物信息学方法对其编码蛋白的理化性质、疏水性和亲水性、信号肽序列、跨膜结构域、亚细胞定位及功能等方面进行分析。结果表明：甜樱桃PaGAST 基因长度为750 bp,开放阅读框长度为324 bp,编码107 个氨基酸,N末端存在信号肽序列,C末端含有保守的GASA结构域。由于PaGAST蛋白中含有的疏水性氨基酸残基较多,该蛋白具有跨膜螺旋区,是一种跨膜蛋白,且有10 个预测的蛋白激酶磷酸化位点。亚细胞定位分析表明,PaGAST蛋白分布在细胞膜外的可能性很大。功能预测显示,PaGAST 基因可能具有响应胁迫应答、信号转导和免疫应答方面的功能。进化分析显示甜樱桃PaGAST蛋白与桃的亲缘关系最近。在一定程度上为甜樱桃PaGAST 基因的克隆及功能鉴定奠定理论基础。     

甜樱桃PaGAST基因的电子克隆及生物信息学分析

为获得甜樱桃PaGAST基因的cDNA序列,并预测该基因编码蛋白的结构与功能,以草莓FaGAST1基因序列为探针,通过基于NCBI数据库中表达序列标签的电子克隆技术对甜樱桃PaGAST基因进行克隆。利用生物信息学方法对其编码蛋白的理化性质、疏水性和亲水性、信号肽序列、跨膜结构域、亚细胞定位及功能等方面进行分析。结果表明:甜樱桃PaGAST基因长度为750 bp,开放阅读框长度为324 bp,编码107个氨基酸,N末端存在信号肽序列,C末端含有保守的GASA结构域。由于PaGAST蛋白中含有的疏水性氨基酸残基较多,该蛋白具有跨膜螺旋区,是一种跨膜蛋白,且有10个预测的蛋白激酶磷酸化位点。亚细胞定位分析表明,PaGAST蛋白分布在细胞膜外的可能性很大。功能预测显示,PaGAST基因可能具有响应胁迫应答、信号转导和免疫应答方面的功能。进化分析显示甜樱桃PaGAST蛋白与桃的亲缘关系最近。在一定程度上为甜樱桃PaGAST基因的克隆及功能鉴定奠定理论基础。     

山羊心脏型脂肪酸结合蛋白cDNA序列克隆及生物信息学分析

本文通过RT-PCR技术克隆山羊心脏型脂肪酸结合蛋白的cDNA 全序列,并对cDNA序列的氨基酸同源性、理化性质、二级结构特征进行了预测和分析。结果显示,山羊H-FABP基因cDNA全长402 bp,推测的氨基酸序列与绵头同源性为100%;H-FABP蛋白属疏水性蛋白,呈为弱酸性;二级结构以β折叠为主;不含跨膜结构域,具有潜在的信号肽位点、多个其它信号位点以及细胞脂肪酸结合信号位点,从而为揭示H-FABP蛋白空间结构和生物学功能研究提供理论基础。     

人参属植物鲨烯合酶编码基因及其氨基酸序列的生物信息学分析

利用生物信息学方法对GenBank中人参属9种植物鲨烯合酶的cDNA序列以及其编码的氨基酸序列的结构、理化性质、信号肽、疏水性、亲水性、亚细胞定位、跨膜结构域功能域和进化关系进行了初步预测和分析。结果表明：总体上人参属鲨烯合酶核苷酸序列相似性平均为96.245%,氨基酸相似性平均为95.5%。其二级结构预测结果显示9个鲨烯合酶氨基酸序列以α螺旋和无规则卷曲为主要组成部分。对9种人参属植物进行进化树分析发现可以分为2个亚族。对包括人参属9种植物在内的其他物种进行进化树分析可知,植物、动物、酵母分属不同的类群。通过分析人参属植物鲨烯合酶及其编码基因的生物信息学特征,可以为鲨烯合酶基因的克隆和遗传操作提供理论参考。     

3种小麦作物二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因的生物信息学分析

为了研究彩色小麦色素合成中相关酶的性质及其基因,对已在NCBI上注册的普通小麦、蓝粒小麦、天蓝偃麦草的二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)核酸和氨基酸序列进行分析。通过生物信息学软件研究3种作物二氢黄酮醇4-还原酶的酶学特性,对其组成成分、理化性质、亚细胞定位、跨膜结构、分子进化、蛋白质二级结构和结构域进行预测和推断。结果表明,3种作物二氢黄酮醇4-还原酶基因长度均约为1.0 kb,编码354个氨基酸,三者氨基酸同源性很高。在蛋白质的其他预测中,发现三者均为酸性稳定亲水性蛋白,没有信号肽和跨膜结构域。二级结构以α-螺旋和自由卷曲为主,在进化树中可以看出蓝粒小麦与普通小麦亲缘关系较近。通过分析发现,小麦类作物二氢黄酮醇4-还原酶有着相同的特性,进化比较保守。为进一步研究其他特殊的小麦类作物相关酶及其基因提供理论依据。     

稻瘟病菌MGHSP90的生物信息学分析

为了探讨稻瘟病菌热激蛋白MGHSP90的结构特征和性质差异,本研究对MGHSP90热激蛋白进行了生物信息学分析,结果表明,MGHSP90为热激蛋白,属于亲水蛋白、无信号肽、不具有跨膜结构、N-末端具有ATP酶保守结构域。亚细胞定位分析结果表明,该蛋白定位于线粒体。磷酸化位点预测分析结果显示,MGHSP90热激蛋白预测到43个丝氨酸位点,24个苏氨酸位点和10个酪氨酸位点磷酸化位点。本研究为进一步研究稻瘟病菌热激蛋白MGHSP90基因的功能提供了一些参考依据。     

马蓝色氨酸合成酶基因的克隆、序列及表达分析

通过对马蓝转录组数据分析,从马蓝叶片cDNA中克隆得到了色氨酸合成酶基因完整的编码序列(CDS),长度为807 bp,命名为BcTSA(GenBank登录号:MG857654),可编码269个氨基酸,并对其蛋白质理化性质、结构域、跨膜区、信号肽、磷酸化位点、糖基化位点、编码蛋白的二、三级结构、亚细胞定位进行了分析。蛋白序列多重比对结果显示与其他植物的TSA蛋白序列具有一定的同源性,并通过qRT-PCR法检测BcTSA基因在不同器官的表达与外源激素茉莉酸甲酯(MeJA)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)诱导表达情况。推测其编码的蛋白为亲水蛋白,相对分子质量为28.9 kD,理论等电点(pI)为5.65,无跨膜区;亚细胞定位分析结果显示,BcTSA定位在叶绿体中的可能性大,没有信号肽;有18个磷酸化位点,存在6个潜在的糖基化位点,二级结构主要由α-螺旋构成;BcTSA氨基酸序列与其它15种物种氨基酸序列的保守区域达到81.35%的相似性;BcTSA基因在马蓝不同组织中均有表达,在叶中的表达量最高,根中最低;另外,发现BcTSA基因响应外源诱导子对代谢的调控。BcTSA基因的克隆与序列分析,有助于研究BcTSA基因的功能,对提高马蓝有效成分的含量具有重要意义。     

白羊草BiCDPK基因保守区的克隆及序列分析

为了研究CDPK基因的结构和功能,利用RT-PCR方法从白羊草中克隆得到BiCDPK基因,并对其进行生物信息学分析。结果表明：该BiCDPK基因cDNA长1048 bp,包含387 bp的开放阅读框,编码128个氨基酸。蛋白表现为弱酸性,且稳定、亲水,二级结构中以无规则卷曲和α-螺旋为主。亚细胞定位于细胞质中,无跨膜结构域,无信号肽。蛋白序列中存在1个丝氨酸磷酸化位点和3个苏氨酸磷酸化位点。进化分析结果表明,克隆的BiCDPK基因与玉米、小麦和水稻具有较高同源性,相似度分别是97%、86%、86%。为进一步研究BiCDPK基因的功能奠定了基础。     

狗头枣GSTU基因的克隆及其序列分析

为探索红枣GSTU类基因在红枣抗逆中的分子作用机制,本研究以狗头枣枣树叶片的DNA为模板,根据枣GSTU基因的序列(HM345954.1)设计引物,采用PCR方法获得GSTU基因序列,并利用生物信息学手段对其所对应蛋白的结构域、功能域、理化特性、跨膜区、二级结构及亚细胞定位等进行分析。结果表明:克隆到的DNA序列全长838 bp,具有2个外显子和1个内含子,内含子在292~460 bp碱基处,该序列与GenBank中枣的GSTU核苷酸序列和氨基酸序列的同源性分别为99.85%和100%,表明成功的克隆了狗头枣的GSTU基因。该序列编码222个氨基酸,分子量为25.268 kD,理论等电点(pI)为6.10;亲水性的平均数为-0.242,表明该蛋白是亲水性蛋白。二级结构主要以α-螺旋为主,其次是无规则卷曲,不存在信号肽,表明该蛋白可能为非分泌性蛋白,该蛋白可能位于内质网(膜)和质膜上。本研究获得的狗头枣GSTU基因在基因结构上含有1个内含子,在核酸序列及氨基酸序列上与GenBank中枣的GSTU基因同源性高,并对其理化性质、结构等进行了预测与分析,为进一步研究红枣抗逆分子机制提供理论基础,同时为红枣品种的选育提供理论支持。     

盐藻DsMAPKKK基因的克隆与生物信息学分析

为了阐明MAPKs级联反应在盐藻耐盐机制中发挥的作用,需要克隆MAPKs信号转导途径中的成员之一MAPKKK基因并研究其功能。采用RT-PCR与RACE技术从盐藻中首次克隆到一个盐藻MAPKK激酶基因,将其命名为DsMAPKKK (GenBank Accession No.KF366904)并进行了生物信息学分析。结果表明,DsMAPKKK基因的cDNA全长为1460 bp,开放阅读框为879 bp,编码292个氨基酸;该蛋白无信号肽,无跨膜域,是定位于细胞质基质的亲水性不稳定蛋白质;蛋白质序列中包含一个24—45位的蛋白激酶ATP结合区和一个137—149位的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性区;发现了多个潜在的磷酸化位点和一个重要的催化活性位点Asp141;蛋白质二级结构的主要组成元件为α -螺旋和自由卷曲;成功构建了蛋白质三级结构立体模型;系统进化分析表明该蛋白质与团藻、衣藻的相应蛋白进化关系最近。     

大鲵虹彩病毒-LY株主要衣壳蛋白基因克隆和分子特征研究

【目的】明确大鲵虹彩病毒-LY株主要衣壳蛋白（mcp）基因分子特征和我国不同CGSIV毒株mcp 基因变异及病毒的系统进化关系。【方法】克隆了CGSIV-LY株 mcp基因,并运用生物信息学软件对获得的基因信息进行了分析。【结果】CGSIV-LY 株mcp基因全长1392bp,可编码463个氨基酸。预测蛋白质分子量为50.03ku,理论等电点是5.75,为亲水性可溶蛋白。CGSIV-LY 株mcp不含有信号肽;没有跨膜区存在;抗原表位预测显示抗原性良好;结构预测显示,存在8个潜在的N-糖基化位点,存在17个潜在的O-糖基化位点和20个潜在的磷酸化位点。CGSIV-LY 株 mcp二级结构中无β-折叠,无规则卷曲占57.66%,延伸链占31.11%,α- 螺旋占11.23%,主要以延伸链和无规则卷曲为主。氨基酸序列包含3个结构域：氨基酸N末端,氨基酸C末端和capsid_NCLDV保守区结构域,并在氨基酸序列的第414~436区存在一个低复杂度域。氨基酸序列多重比对和基于mcp氨基酸序列构建的蛙病毒属成员系统进化树分析结果显示,包括CGSIV-LY 株在内的我国出现的不同CGSIV毒株之间mcp 基因差异很小,为平行进化关系,共同聚为蛙病毒属成员独立的一支。【结论】CGSIV-LY 株 mcp为可溶性亲水蛋白,具有良好的抗原性和较为丰富的潜在糖基化位点和磷酸化位点。其蛋白二级结构以延伸链和无规则卷曲为主。我国出现的不同CGSIV毒株mcp基因差异很小,应具有基本一致的分子结构和特征。     

巴西橡胶树Profilin基因克隆及生物信息学分析

为了研究橡胶树中Profilin 蛋白的功能,利用橡胶树Profilin 基因部分已知序列设计引物,采用 3′-RACE技术获得Profilin 基因完整开放阅读框,该基因编码131 个氨基酸,含有一个保守的PROF结构域。在HbPro1 蛋白中没有预测到跨膜区和信号肽,二级结构分析表明HbPro1 属于混合型蛋白。对 25 个Profilin 蛋白系统进化分析表明,HbPro1 在进化上具有保守性,属植物类Profilin 蛋白家族。 HbPro1 基因的克隆和生物信息学分析为深入研究其功能奠定了基础。