谷子RNA干扰相关酶类基因家族的鉴定与分析

Dicers酶类、Argonautes蛋白以及RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerases,RDRs)是RNA干扰(RNA interference,RNAi)机制中重要的核心蛋白,但在谷子(Setaria italica)中尚无系统报道.为了研究谷子中与RNA干扰相关酶类基因的特征,本研究对谷子的RNA干扰相关酶类基因家族进行了蛋白质理化性质、亚细胞定位预测、蛋白质保守基序、基因保守结构域、基因家族成员间系统发育关系以及组织特异性表达谱分析.研究共发现24个与谷子RNA干扰相关酶类基因,包括7个DCL(Dicers),13个AGO(Argonautes),4个RDRs.系统进化树分析表明,这些家族被分为3个进化支.同一家族基因成员具有共同的保守结构域.虽然大多数基因可同时在不同发育时期的叶、茎和穗中表达,但其在各时期的穗和茎中的表达量最高.本研究为详细探讨这些基因在谷子生殖和生长发育中的表观遗传修饰作用提供了理论依据.     

谷子AGO基因家族全基因组鉴定及特征分析

阿尔戈蛋白（Argonaute proteins,AGO proteins）作为一种高度保守的RNA诱导沉默复合物,与基因转录和转录后沉默有关。目前,植物AGO基因功能的研究主要集中在拟南芥和水稻,对谷子AGO基因功能尚无文献报道。本研究利用生物信息学方法在谷子全基因组中鉴定出15个具有保守结构域和位置顺序的家族成员,分布在7条染色体上,其编码的蛋白质长度在862～1148 aa之间。系统进化分析显示,谷子AGOs蛋白分布在3个进化分支,与拟南芥相比,家族成员数量有所扩展;组织表达特异性分析表明,谷子AGOs大部分基因在穗部表达强烈,推测其参与生殖发育基因调控;蛋白互作结果预测显示,所有谷子AGOs蛋白都与三种蛋白质相互作用,其中DNA介导的RNA聚合酶v亚单位1已被证明与转录水平基因沉默有关。表明AGO基因在谷子进化过程中结构和功能保守,可为谷子AGO基因家族成员的功能研究提供理论基础。     

大白猪ZnT基因家族生物信息学分析及组织表达研究

【目的】 分析大白猪溶质载体30A （ZnT）基因家族成员的生物学特性,并检测其在猪不同组织中的表达水平,为研究ZnT基因家族调控锌的代谢提供科学依据。【方法】 使用多种生物信息学软件对猪ZnT基因家族10个成员（ZnT1~ZnT10）进行序列分析,包括基序、保守结构域、跨膜结构域、进化树、蛋白相互作用分析;使用实时荧光定量PCR方法检测ZnT基因家族在6月龄大白猪心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、卵巢、乳腺中的表达差异。【结果】 ZnT1~ZnT10基因定位到猪的8条染色体上,分子质量在41.61~85.30 ku之间;等电点介于6.27~9.30之间,其中ZnT6等电点最高为9.30,ZnT1等电点最低为6.27。ZnT基因家族中,除ZnT3外都属于稳定蛋白,除ZnT5、ZnT9外都含有6层跨膜结构域,除ZnT6、ZnT9外所含基序顺序均一致,Cation-efflux是ZnT基因家族共有的保守结构域。ZnT6与ZnT2、ZnT3、ZnT7、ZnT9蛋白关联程度最高,ZnT1与ZnT3蛋白关联程度最高,ZnT8与其他家族成员间关系较远。ZnT基因家族序列在哺乳动物进化过程中相对保守。ZnT基因家族的10个基因在大白猪肺脏中相对表达量较高,在心脏中相对表达量较低,除ZnT5、ZnT7、ZnT9外的ZnT基因家族的其他成员在肌肉中几乎不表达。【结论】 ZnT家族属于跨膜结构蛋白,所含基序顺序基本一致,Cation-efflux是ZnT基因家族共有的保守结构域。ZnT基因家族多数成员在大白猪肺脏中表达量最高,在心脏和肌肉中相对表达量较低。     

DAZ基因家族生物学功能的研究进展

雄性不育是医学界关注的重要问题之一,其病因多种多样,其中精子质量和无精子症基因(DAZ)是2个重要因素。后者即DAZ基因家族,包括DAZ、DAZL和BOULE基因,是精子生成的重要调控因子。DAZ基因家族成员只在生殖细胞中表达,并且它们的蛋白产物均含有一个高度保守的RNA结合序列。DAZ基因家族的无义突变影响雄性或雌性的生殖,DAZ和DAZL基因在生殖细胞的整个生命过程中都有表达,是原始生殖细胞发育以及生殖细胞分化、成熟所必需的;BOULE基因仅在减数分裂期表达,具有特定的生物学功能。DAZ蛋白在体内和体外都可与RNA结合,并有可能参与了mRNA转录后的表达调控,文章仅就近年来DAZ基因家族生物学功能的研究状况作一综述。     

空心莲子草SOD基因家族鉴定和表达模式分析

超氧化物歧化酶（SOD）是一类保守的抗氧化酶，在植物生长发育和胁迫应答响应过程中发挥重要作用。目前，尚缺乏对空心莲子草SOD家族成员的系统认识。本研究通过生物信息学对空心莲子草SOD基因家族进行了系统的鉴定及分析，并对其理化性质、保守基序、基因结构、系统发育进化关系、miRNA靶向关系和表达模式等进行了分析。结果表明，在空心莲子草中共鉴定到43个ApSOD，其中22个属于Cu/ZnSOD亚家族，21个属于Fe/MnSOD亚家族；蛋白质特征分析表明，36个ApSOD蛋白为亲水蛋白，37个ApSOD蛋白为稳定蛋白；亚细胞定位预测发现，大部分Cu/ZnSOD定位在叶绿体或细胞质，大多数Fe/MnSOD定位在线粒体。保守结构域分析发现，同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构。miRNA靶向关系预测发现，17个空心莲子草miRNA通过切割或翻译抑制作用靶向14个ApSODs。表达模式分析发现，ApSODs在不同环境条件和组织中表达水平相对稳定。利用RT-qPCR分析了6个ApSODs在除草剂处理下的表达模式，结果表明，在噁草酮和氯氟吡氧乙酸胁迫下，6个ApSODs在药后7 d内显著上调表达...     

美洲狼尾草HXK基因家族鉴定及表达

己糖激酶(Hexokinase, HXK)是糖酵解途径中的关键酶，在细胞信号传导和糖感知过程起重要作用。探究美洲狼尾草HXK家族基因的详细特征及功能，解析其在该物种生长发育各个环节中的调控作用，本研究基于美洲狼尾草全基因组数据对美洲狼尾草的己糖激酶基因家族展开分析，共鉴定出12个美洲狼尾草PMhxk基因，同时通过系统进化分析将其分为4个亚组。蛋白质基序分析表明PMhxk家族具有两个较为保守的motif片段，顺式作用元件分析表明PMhxk成员的启动子、增强子等调控区域有大量的胁迫响应与植物激素响应元件。PMhxk基因家族的表达分析表明，美洲狼尾草的HXK基因集中表达于抽穗期的穗组织中，部分PMhxk成员在干旱胁迫和盐胁迫中出现表达上调，且干旱胁迫更为明显。综上，本研究鉴定了美洲狼尾草HXK基因家族成员，并通过全面的转录组数据发现该家族成员具有显著的组织特异性和逆境表达差异性，为深入探讨HXK家族基因的功能提供了有价值的信息。     

猪14-3-3蛋白家族基因生物信息学分析

14-3-3蛋白在哺乳动物中均有表达,是一类高度保守的酸性蛋白家族,广泛参与各种信号传导途径,具有十分重要的功能。本研究以猪的14-3-3蛋白家族为研究对象,运用生物信息学方法,首先对猪(Sus scrofa)14-3-3蛋白家族基因组数据库进行搜素,获得猪14-3-3蛋白家族的7个亚型。然后通过对所有的猪14-3-3蛋白家族的DNA序列及各种表达序列标签(Expression Sequence Tags,ESTs)作进一步比对分析。结果表明:猪14-3-3蛋白家族的7个亚型在猪中均有表达;蛋白质多序列匹配分析表明猪14-3-3蛋白存在多个保守结构域,在各功能区段相当保守;通过基因结构分析、ESTs表达分析和蛋白质预测分析表明,14-3-3蛋白质家族均为亲水性蛋白,且不同亚型在猪体内不同组织表达,参与不同的生物学功能。本文将为猪14-3-3蛋白家族进一步的功能分析提供研究基础。     

家蚕葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶家族基因BmGMCβ2的克隆及序列与表达分析

葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶(glucose-methanol-choline oxidoreductases,GMC)家族是昆虫体内一大类以黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)为辅酶的氧化还原酶类,家蚕基因组中含有43个GMC家族基因。以家蚕5龄幼虫cDNA为模板克隆到一个家蚕GMC家族基因,命名为BmGMCβ2(GenBank登录号:JQ965926)。该基因cDNA全长1 875 bp,编码624个氨基酸,预测蛋白质分子质量为69.3 kD,pI为6.21,定位于家蚕16号染色体的nscaf3058上,编码蛋白质含GMC家族共有的ADP-bindingβ-α-β折叠结构域。系统发育分析表明该基因是家蚕GMC家族β亚家族基因成员。RT-PCR检测家蚕不同发育时期和5龄第3天幼虫不同组织中BmGMCβ2基因mRNA转录水平,以5龄盛食期最高,并且主要在表皮、脂肪体和气管中转录表达;Westernblotting分析BmGMCβ2蛋白主要在5龄第3天幼虫的脂肪体中表达。将BmGMCβ2克隆到原核表达载体pET-28a(+)中,转化E.coli BL21表达菌株,IPTG诱导表达BmGMCβ2融合蛋白,通过His-亲和层析得到纯化的融合蛋白并制备多克隆抗体,为后续研究该蛋白在家蚕生长发育过程中的功能奠定了基础。     

鸡Wnt基因家族生物信息学分析及表达

【目的】试验旨在对鸡Wnt基因家族进行全面系统地调查分析,并进一步明确鸡感染新城疫病毒(Newcastle disease virus, NDV)后Wnt基因家族成员的表达模式。【方法】基于鸡基因组测序结果,通过查询Pfam和UniPort数据库获取鸡Wnt基因家族全基因组序列,构建系统进化树,分析Wnt蛋白理化性质、亚细胞蛋白定位、染色体分布、保守结构域等,并进一步研究鸡感染NDV后Wnt基因家族成员的表达模式。【结果】试验共鉴定到39个鸡Wnt基因家族成员。系统进化树分析发现,鸡与人和鼠的Wnt成员相似性较高,均有12个亚家族,即Wnt1、Wnt2(Wnt2a和Wnt2b)、Wnt3a、Wnt4、Wnt5(Wnt5a和Wnt5b)、Wnt6、Wnt7(Wnt7a和Wnt7b)、Wnt8(Wnt8a和Wnt8b)、Wnt9(Wnt9a和Wnt9b)、Wnt10a、Wnt11及Wnt16成员,但鸡缺少Wnt10b。鸡Wnt成员分布于11条染色体上,分别为Chr1、Chr2、Chr4、Chr6、Chr7、Chr12、Chr13、Chr21、Chr26、Chr27和Chr34,成员间出现1...     

美洲狼尾草CCD基因家族全基因组鉴定及分析

鉴定美洲狼尾草（Pennisetum glaucum）中的类胡萝卜素裂解双加氧酶（Carotenoid cleavage dioxygenases,CCD）基因家族成员,为美洲狼尾草中PmCCD基因进一步的功能研究与遗传改良提供一定的理论依据。基于美洲狼尾草已公开的全基因组数据,成功鉴定了其中的CCD成员,并预测了该家族成员的系统进化关系,此外,分析了这些成员的蛋白理化性质、功能结构以及保守基序,并深入研究了它们的启动子顺式作用元件等,最后结合转录组数据分析了PmCCD基因在组织中、高温胁迫和干旱胁迫下的表达模式。共鉴定出13个PmCCD基因,分布于5条染色体上,系统进化分类为2个大类别,共计6个亚家族,所鉴定出的成员均具备典型的RPE65或PLN型蛋白结构域,其启动子区域有与逆境胁迫、激素响应以及生长发育等生物过程密切相关的顺式作用元件。转录组数据分析表明,PMccd-1、PMcccd-6、PMccd-7、PMccd-12基因在美洲狼尾草的穗组织中具有显著的高表达,在干旱与高温胁迫下,PmCCD基因产生了显著的表达变化,且受胁迫影响根系中的表达差异高于叶片。综上结果表明在干旱诱导时,...     

朊蛋白基因家族在畜牧兽医中的研究进展

朊蛋白基因PRNP作为朊蛋白基因家族的一员,其编码的异常朊蛋白(prion)导致传染性海绵样脑病(TSEs)的发生。PRNP基因在定位、结构、表达和编码产物上与朊蛋白基因家族其他3个基因(PRND,PRNT和SPRN)存在很多相似之处,且该基因家族在不同种属之间十分保守,朊蛋白基因家族因此被称为"朊蛋白基因复合体"(prion gene complex)。已有资料表明,朊蛋白基因家族除了与TSEs的发生密切相关,其还对畜牧生产和兽医预防有着重要影响。论文介绍了朊蛋白基因家族的4个基因及其编码产物,而后依次阐述了该基因家族对畜牧生产的影响以及在兽医预防中的研究进展,以期为畜牧生产和兽医预防提供参考。     

白刺14-3-3基因家族的鉴定及表达分析

为探明白刺(Nitraria tangutorum)14-3-3基因家族的基本特征及其进化关系,本研究基于白刺转录组数据,利用生物信息学方法,对白刺14-3-3基因家族成员进行鉴定,预测其理化性质、亚细胞定位、保守结构域,分析其系统进化关系及其基因在不同浓度盐、干旱处理下的组织器官表达模式.结果表明:从白刺转录组数据中...     

河流型水牛TGF-β基因家族鉴定及其胚胎发育早期的表达分析

本研究旨在鉴定河流型水牛中转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)基因家族成员,分析该家族成员在胚胎发育早期的表达情况,并讨论其可能的作用。根据人类中已鉴定的TGF-β基因家族信息,通过BLASTP在河流型水牛全基因组层面鉴定TGF-β家族成员,同时对牛、山羊和小鼠的TGF-β家族信息进行鉴定,结合5个物种中的TGF-β基因家族信息构建系统进化树。根据河流型水牛胚胎发育早期4个阶段(2-细胞、8-细胞、桑椹胚和囊胚期)的RNA-seq数据分析,通过FPKM(Fragment of Per Kilobase of exon model per Million mapped reads)值计算TGF-β家族成员的表达情况。结果显示,根据人类中的33个TGF-β基因,分别在河流型水牛、牛、山羊和小鼠的基因组中鉴定出32、23、32和26个TGF-β基因,几个物种中TGF-β基因家族成员数量相近且在系统进化树中分布均匀,说明该家族在各个物种中具有分布和功能的保守性。在河流型水牛的32个TGF-β基因中,21个TGF-β基因家族成员在胚胎发育早期不表达或极低剂量表达,6个分化抑制因子低剂量表达,5个高表达的TGF-β基因均有报道过与繁殖过程相关,说明在河流型水牛的胚胎发育早期只有部分成员(5/32)参与其中行使功能,绝大多数的TGF-β基因(27/32)并没有参与其中。本研究结果为河流型水牛中TGF-β基因家族研究提供了数据基础,并为TGF-β基因家族在胚胎发育早期的功能研究提供了理论依据。     

家蚕GH18家族几丁质酶的系统进化和BmChi的时期表达分析

昆虫GH18家族几丁质酶主要参与昆虫蜕皮、细胞增殖和免疫等生理过程。为了系统开展家蚕GH18家族基因的研究,通过多物种几丁质酶的系统进化分析鉴定了8个家蚕GH18家族成员,并根据含有糖苷水解酶18(Glyco_18)催化结构域和几丁质结合结构域的不同将其分为6类,其中,各物种的CHT5具有典型几丁质酶结构。家蚕GH18家族成员中,BmChiR-1具有5个Glyco_18催化结构域和6个几丁质结合结构域,其它7个成员均只有1个Glyco_18催化结构域,BmCHT12还有1个ChitnaseA_N端结构域。8个家蚕GH18家族成员的基因分布在7条染色体上。通过半定量RT-PCR调查家蚕CHT5基因Bm-Chi在家蚕各发育时期的转录表达模式,该基因在蜕皮、化蛹、羽化等发育时期均有高水平表达,推测BmChi在蚕体旧表皮几丁质的降解过程中发挥重要作用。     

全基因组水平白花草木樨TCP基因家族的鉴定及在干旱胁迫下表达模式分析

草木樨是我国北方地区重要的饲料与绿肥豆科作物,在我国草牧业发展和生态经济建设中具有重要作用。干旱胁迫是影响草木樨分布和产量的重要因素,筛选和鉴定调控草木樨响应干旱胁迫的基因对解析草木樨抗旱生物学研究具有重要意义。TCP(teosinte branches1/cycloidea/pro-liferating cell factory)是一类植物特有的转录因子,在调控植物响应干旱胁迫过程中具有重要作用,但目前该基因家族在草木樨中的分布以及响应干旱胁迫的生物学功能未见报道。本研究以白花草木樨为对象,利用生物信息学方法在全基因组水平对TCP基因家族进行系统鉴定,并对其基因结构、系统进化、染色体定位以及干旱胁迫下表达模式进行了分析。结果表明,白花草木樨含有18个MaTCP基因,不均匀地分布在6条染色体上。系统进化表明,18个MaTCP基因可以分为TCP-P和TCP-C两大亚家族,其中TCP-P仅包含PCF分支,而TCP-C包含CYC/TB1与CIN两个分支。这些基因都含有高度保守的bHLH结构域,同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构,但在bHLH结构域中TCP-P亚家族相较于TCP-C亚...     

柑橘几丁质酶基因家族的结构、分类与进化分析

【目的】植物的几丁质酶与其抗病能力、防御反应和生长发育密切相关,本文通过生物信息学方法来研究柑橘几丁质酶基因家族成员的性质。【方法】通过检索柑橘全基因组序列,发现了32个几丁质酶基因,使用生物信息学软件对这些基因进行分子量、等电点、信号肽、细胞定位、转录谱、保守结构域、系统发育树等方面进行研究。【结果】该家族基因中有26个成员定位在染色体上,其余6个位置尚未确定。这些几丁质酶基因家族成员的蛋白分子量、氨基酸残基和等电点分别位于14.8～72.7KDa、134～636个和4.53～9.21之间。。除3个预测蛋白不含信号肽外,其余均含有信号肽,其中23个蛋白定位在细胞外,6个蛋白横跨细胞膜。对这些基因在花、叶、果实和愈伤等组织的转录组测序数据进行分析,发现它们的转录水平相差巨大,有的在几种组织中转录水平都很高,有的在不同组织中转录水平相差很大,有的在所有组织中表达量都很低。用最大似然法对蛋白序列构建系统发育树,结合保守结构域的分析结果,可将这些几丁质酶基因分为4类。第1类有信号肽且定位在细胞外,有GH18几丁质酶结构域,同时具有糖基水解酶的功能;第2类大部分是带信号肽的跨膜蛋白,也有GH18几丁质酶结构域,还有一个丝氨酸/苏氨酸激酶的结构域;第3类带信号肽且定位在细胞外,有GH19几丁质酶结构域,同时具有溶菌酶的活性;第4类仅有一个基因,是个无信号肽的跨膜蛋白,有GH18几丁质酶结构域,同时具有糖基水解酶的功能,除此之外还含有抗病蛋白中常见的PPR重复结构域。【结论】对柑橘几丁质酶家族进行分析,有助于了解几丁质酶抗病的分子机制,找出起主效抗病作用的几丁质酶基因,从而为提高柑橘的抗病育种提供帮助。     

黑果枸杞GRF转录因子家族鉴定与生物信息学分析

为探究黑果枸杞(Lycium ruthenicum)GRF基因家族成员在盐胁迫下的耐盐分子机制,采用生物信息学方法,对黑果枸杞转录组数据库进行分析,并对GRF家族成员的理化性质、保守结构域、进化树、基因家族表达谱进行分析。结果表明,通过转录组数据共筛选出14个GRF家族成员,这些蛋白编码氨基酸的个数为136～585 aa,等电点为5.58～9.33,分子量为14.566 97～62.986 65 kDa。保守基序表明,多数黑果枸杞GRF的N端具有QLQ和WRC保守结构域。系统进化分析发现,14个LrGRFs被分为7个亚族,位于同一亚族的GRF基序组成相似,部分黑果枸杞GRF与番茄GRF具有相对应的进化关系。表达谱表明,不同组织的LrGRFs在不同盐胁迫下均有响应,其中LrGRF6,LrGRF10和LrGRF12在根中高表达,而LrGRF2,LrGRF6和LrGRF10在叶中表现为高表达,这表明其可能在黑果枸杞中发挥着更加重要的调控作用。结果为进一步深入揭示LrGRFs在盐胁迫环境下的分子机制奠定了理论基础。     

蒺藜苜蓿CB L基因家族全基因组鉴定及表达分析

采用生物信息学方法在蒺藜苜蓿全基因组中共筛选得到16条CBL同源序列,基因家族成员在基因组中不均匀分布.蒺藜苜蓿CBL基因均包含内含子和外显子,外显子介于7～10个之间;编码蛋白序列介于202～308个氨基酸之间,含有变异程度不同的3～4个EF-hand结构域;家族成员中共鉴定到5个保守模体,且在N端大多含1～3个豆蔻...     

Dmrt基因家族的研究进展

Dmrt基因是指与果蝇Dsx基因和线虫Mab-3基因同源的基因,许多Dmrt基因也因此构成一个基因家族,该基因家族有一个共同特征,即所编码的蛋白质都包含一个具有高度保守的DM结构域,DM结构域是在果蝇的性别决定基因Dsx(double-sex)编码的蛋白质中发现的结构基序,通过锌指方式与特定的DNA序列结合及调控下游基因的表达来发挥Dmrt基因的作用,主要参与性别决定和性别分化.     

紫花苜蓿CAMTA基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达模式分析

钙调蛋白结合转录激活因子(CAMTA)是一类重要的钙调素结合蛋白,在激素信号转导、发育调控和环境胁迫耐受中发挥着重要作用。本研究采用生物信息学技术,基于紫花苜蓿“新疆大叶”参考基因组,对紫花苜蓿中CAMTA家族成员进行鉴定,并对这些基因的理化性质、系统发育树、保守结构域、染色体上位置、顺式作用元件、转录表达谱进行分析和验证。结果表明,共鉴定出17个MsCAMTA基因,MsCAMTA家族成员可划分为3个亚家族,亚家族成员在基因结构、保守基序位置上较为相似。染色体定位结果显示,MsCAMTA家族成员不均匀地分布在7条染色体上。启动子区具有大量响应低温、盐胁迫及植物激素信号相关的顺式作用元件。此外,采用RT—qPCR对盐(300 mmol·L^-1 NaCl)、模拟干旱(400 mmol·L^-1甘露醇)、低温(10℃)和脱落酸(100μmol·L^-1)处理下紫花苜蓿叶片中MsCAMTA1、MsCAMTA3、MsCAMTA11和MsCAMTA12的表达模式进行了初步研究。结果表明,4个MsCAMTA候选基因在各胁迫处理下均有一定程...