不同物种TYRP2基因完整编码区生物信息学分析

应用生物信息学和比较基因组学方法,比较分析了人、毛猩猩、绵羊、牛、猪、马、犬、斑马鱼、大熊猫、小家鼠、褐家鼠、鸭嘴兽、非洲爪蟾、原鸡、绿头鸭、斑胸草雀、黑猩猩、恒河猕猴、狨、灰短尾负鼠和兔21个物种TYRP2基因完整编码区(CDS),并对其遗传多样性、分子系统发育、编码蛋白的氨基酸序列、信号肽、跨膜结构域、疏水性/亲水性、二级结构等进行了预测。结果表明,从21个物种的42条基因序列检测到741个多态位点,共生成26种单倍型。物种间TYRP2基因序列编码区存在较丰富的遗传多样性,物种内该基因序列编码区则存在较强的保守性。TYRP2基因密码子有较强的偏爱性。根据核苷酸歧异度和遗传分化系数对物种的亲缘关系进行分析,结果表明,人与黑猩猩亲缘关系最近,小家鼠和褐家鼠亲缘关系最近。TYRP2基因多肽存在信号肽,有跨膜结构域,表现为疏水性,二级结构的主要组成元件为无规卷曲和α螺旋。     

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。     

版纳微型猪近交系FABP4基因编码区序列扩增及生物信息学分析

以GenBank中登载的普通猪FABP4基因为参考序列,设计特异性引物,采用RT-PCR技术从版纳微型猪近交系卵巢组织中扩增FABP4基因的编码区序列,经直接测序后采用生物信息学软件对编码区序列和蛋白质结构进行生物信息学分析和结构预测.结果表明:版纳微型猪近交系(BMI)FABP4基因编码区序列长399bp,编码132个氨基酸;BMI FABP4基因同普通猪比对同源性为100%,未发现碱基突变;生物信息学分析表明不同物种FABP4基因编码区核苷酸序列与氨基酸序列具有较高的保守性;蛋白结构预测显示,FABP4蛋白空间结构为由2个α螺旋和10个反向平行的β折叠围成的桶状结构.     

14个物种RPSA基因编码区生物信息学分析

采用生物信息学方法比较分析了大熊猫、牛、家犬、马、原鸡、人、猕猴、小家鼠、兔、绵羊、黑猩猩、毛猩猩、褐家鼠和野猪RPSA基因编码区(CDS)的遗传多样性,并对该基因编码的氨基酸序列、蛋白质二级结构和结构功能域进行预测和分析。结果表明,在来自14个物种的84条基因序列中检测到338个多态位点,共发现42种单倍型,物种间及物种内RPSA基因编码区存在较丰富的遗传多样性。RPSA基因编码蛋白质等电点均低于6,呈酸性;蛋白质二级结构的主要结构元件是α-螺旋和无规则卷曲,有一个保守结构域。     

不同物种TYR基因编码蛋白结构及功能的生物信息学分析

利用生物信息学方法对13个物种TYR基因编码蛋白的理化性质,以及一级、二级、三级结构和亚细胞定位进行预测和分析,同时拟构建13个物种TYR基因的系统发育树。结果表明:TYR基因编码产物为不稳定蛋白(貉子除外),整条多肽链表现出亲水性。二级结构主要为α螺旋、β折叠,β转角区域分布少且散,均存在信号肽和跨膜区,可以判断TYR基因编码蛋白是定位于生物膜上的膜蛋白或分泌蛋白,主要在嘌呤和嘧啶、运输和结合、电压门控离子通道及转录中发挥作用。各物种TYR基因编码产物主要定位于内质网、高尔基体以及细胞质膜。除原鸡外,其他物种该蛋白均存在跨膜区,貉子有2个跨膜区域。各物种系统发育树与动物学进化观点基本一致。     

黔北麻羊DKK1基因CDS区及部分内含子的多态性与生物信息学分析

【目的】为黔北麻羊种质资源的综合开发利用提供参考。【方法】应用DNA池结合PCR产物直接测序方法检测黔北麻羊DKK1基因CDS区及部分内含子的多态性,应用生物信息学方法对黔北麻羊DKK1基因的蛋白特性进行预测和分析。【结果】在黔北麻羊的DKK1基因CDS区及部分内含子序列中筛选出8个SNP位点,分别为第1内含子C1626T位点,第3内含子A3083G位点,编码区的T3000C、T3228C、T3238C、G3240A、T3271A和T3411C位点。其中,T3271A为错义突变,导致半胱氨酸(Cys)变为丝氨酸(Ser),其他编码区的SNP位点均为同义突变。DKK1基因的CDS区包含有1条长789 bp的核苷酸序列,编码262个氨基酸,蛋白分子量为28 349.17 D;DKK1基因编码的整个多肽链表现为亲水性,并具有信号肽序列,剪切位点最有可能位于第31~32位氨基酸,在第15~37位氨基酸间存在1个典型的跨膜结构域;其二级结构主要由α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲组成,属于mixed型蛋白;黔北麻羊DKK1基因编码的氨基酸与普通山羊、绵羊和牛等物种均具有较高同源性,基因系统进化情况与其亲缘关系基本一致。【结论】DKK1基因在进化上较保守,其可作为动物骨骼生长发育研究和相关疾病鉴定的重要候选基因。     

不同物种CDK5基因编码区生物信息学分析

采用生物信息学方法比较分析了东非狒狒、黑猩猩、裸鼢鼠、牛、欧洲雪貂、人、灰鼠猴、大猩猩、长臂猿、猪CDK5基因编码区(CDS)的遗传多样性。结果表明,来自10个物种的47条基因序列中检测到个532多态位点,共生成30种单倍型,物种间及物种内CDK5基因序列编码区存在较丰富的遗传多样性;理论等电点均大于6,N端无信号肽,无跨膜结构域,肽链表现为亲水性;蛋白质二级结构主要结构元件是α-螺旋、无规则卷曲。     

小麦FT基因编码蛋白结构及功能的生物信息学分析

利用生物信息方法分析和预测小麦FT基因编码蛋白的理化性质、结构域、信号肽、跨膜区、亚细胞定位和三级结构,对不同植物FT基因编码蛋白的功能位点、密码子使用偏性和系统发育进行分析。结构表明,小麦FT基因编码177个氨基酸,编码产物为一种亲水性的脂溶性蛋白质,二级结构主要是由β折叠为主,其次分别是α螺旋和β转角,不存在信号肽和跨膜区,主要定位于线粒体中,同源建模的相似度为89.57%,除满天星外,其余植物均具有PEBP蛋白,小麦FT基因对密码子的使用具有较强的偏好性,且不同植物FT基因密码子偏性间的相似关系与系统发育分析得出的亲缘关系具有一致性。说明FT基因在不同植物长期进化过程中具有较强的保守性。     

小麦FT基因编码蛋白结构及功能的生物信息学分析

利用生物信息方法分析和预测小麦FT基因编码蛋白的理化性质、结构域、信号肽、跨膜区、亚细胞定位和三级结构,对不同植物FT基因编码蛋白的功能位点、密码子使用偏性和系统发育进行分析。结构表明,小麦FT基因编码177个氨基酸,编码产物为一种亲水性的脂溶性蛋白质,二级结构主要是由β折叠为主,其次分别是α螺旋和β转角,不存在信号肽和跨膜区,主要定位于线粒体中,同源建模的相似度为89.57%,除满天星外,其余植物均具有PEBP蛋白,小麦FT基因对密码子的使用具有较强的偏好性,且不同植物FT基因密码子偏性间的相似关系与系统发育分析得出的亲缘关系具有一致性。说明FT基因在不同植物长期进化过程中具有较强的保守性。     

不同物种Atrn基因编码区生物信息学分析

采用生物信息学的方法分析了人、牛、野牦牛、小须鲸、水牛、狼、狨、狨鼠、白犀牛、星鼻鼹鼠、犰狳、小马岛猬、埃氏象鼩、猫、裸隐鼠、食蟹猴、猕猴、雪貂、小家鼠、长臂猿、中央狐蝠、褐家鼠、野猪、松鼠等24个物种Atrn基因编码区(CDS),并对该基因核苷酸多样性及氨基酸序列进行了分析和预测。结果表明,Atrn基因序列编码区的种内、种间存在丰富的遗传多样性,来自24个物种的61条基因序列中共检测到多态位点899个,生成31种单倍型。Atrn蛋白N端存在信号肽和跨膜区,属于定位于生物膜上的膜蛋白或分泌蛋白。Atrn蛋白为不稳定的亲水性蛋白,理论等电点为7.17,Atrn蛋白呈弱碱性,蛋白质二级结构主要结构元件是无规则卷曲和α-螺旋。     

支气管败血波氏杆菌PRN基因CDS区的生物信息学分析

通过生物信息学软件预测分析支气管败血波氏杆菌PRN基因编码蛋白功能及其调节机制。结果表明,支气管败血波氏杆菌PRN基因CDS区编码911个氨基酸,分子式为C_{4 121}H_{6 556}N_{1 250}O_{1 258}S₁₁,分子质量为13 196,消光系数为95 800,其理论等电点为9.64,不稳定系数为36.24,PRN蛋白的理化性质稳定;PRN蛋白有多个磷酸化位点和糖基化位点;信号肽预测PRN蛋白有1个信号肽,信号肽位置在1～34;PRN蛋白为亲水性蛋白,存在1个跨膜结构;预测二级结构主要由无规则卷曲构成,占39.08%,β-折叠占23.93%,α-螺旋占23.30%,三级结构主要由无规则卷曲和β-折叠构成。上述结果提示,该蛋白具有重要生物学意义,可为进一步开发支气管败血波氏杆菌亚单位疫苗奠定基础。     

不同物种RAB27A基因完整编码区生物信息学分析

应用比较基因组学和生物信息学方法比较分析了人、黑猩猩、恒河猴、家鼠、挪威鼠、狗、猪、牛、马、短尾负鼠、鸡和非洲爪蛙RAB27A基因完全编码区(cds),并对该基因的遗传多样性及分子系统发育进行了分析。结果表明,来自12个物种的52条基因序列检测到239个多态位点,共生成17种单倍型。RAB27A基因物种内保守性较强,但在物种间核苷酸多样性和氨基酸多样性相对丰富。     

谷子生长调节因子互作因子基因家族生物信息学分析

【目的】生长调节因子互作因子(GRF-interacting factor,GIF)是植物体内一类转录共激活因子,在植物生长发育和逆境胁迫中起重要作用。通过系统分析谷子GIF基因家族的组成、各成员的结构以及进化关系,为GIF基因调节机制研究提供参考。【方法】利用谷子基因组数据库,采用生物信息学的方法,鉴定谷子GIF基因家族的基因结构、染色体定位,编码蛋白相似性、二级结构、跨膜区和磷酸化位点预测,通过序列比对进行进化和分类分析。【结果】谷子含有3个GIF基因,均含有4个外显子,分布于第3、8和9号染色体上。编码SiGIF1蛋白和SiGIF2蛋白相似性最高,为72.04%,SiGIF1蛋白和SiGIF3蛋白相似性最低,为37.08%。二级结构分析显示,谷子GIF蛋白无规则卷曲占比最高(41.56%～56.60%),其次为α-螺旋(34.43%～35.50%),再次为β-转角(5.19%～11.69%),β-折叠最低(3.23%～11.26%)。TMHMM跨膜区进行分析显示,谷子GIF蛋白均不含有跨膜区。MEME保守基序分析显示,谷子GIF蛋白均含有保守的SSXT (PF05030)结构域。磷酸化位点预测分析表明谷子GIF蛋白均含有潜在磷酸化位点。【结论】谷子GIF基因家族的基因结构、磷酸化位点预测等生物信息学分析结果将为揭示谷子GIF基因家族在谷子生长发育过程中的功能提供重要的线索。     

关岭牛FABP3和FABP4基因的分子特征及其组织表达分析

【目的】探究关岭牛心脏型脂肪酸结合蛋白 （FABP3）和脂肪型脂肪酸结合蛋白 （FABP4）基因的分子特征及其在不同年龄段和不同组织中的表达差异,为揭示牛FABP3和FABP4基因对脂肪酸的调控作用机制提供理论依据。【方法】通过RT-PCR扩增关岭牛FABP3和FABP4基因蛋白编码区（CDS）序列,采用ProtScale、 ProtParam、 SOPMA、SWISS-MODEL、 TMHMM-2.0、 SignalP-5.0及NetPhos-3.1等在线软件进行生物信息学分析,同时以实时荧光定量PCR检测FABP3和FABP4基因在3日龄关岭犊牛、 24月龄关岭牛 （成年）及24月龄杂交牛 （关岭牛×利木赞牛）各组织中的表达情况。【结果】关岭牛FABP3、 FABP4基因CDS序列全长分别为402和399 bp,对应编码133和132个氨基酸残基,其蛋白二、三级结构以无规则卷曲和延伸链为主,均无跨膜结构域和信号肽,且为稳定的亲水性蛋白。关岭牛FABP3、FABP4氨基酸序列分别存在26和21个磷酸化位点,其中又以苏氨酸磷酸化位点为主;关岭牛FABP3和FABP4蛋白与FABP1、 FABP6、过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）、脂蛋白脂肪酶（LPL）及激素敏感脂肪酶（LIPE）等存在互作关系。基于FABP3和FABP4氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树均显示,关岭牛与牦牛的亲缘关系最近,其次是绵羊,与鸡和斑马鱼的亲缘关系较远。FABP3和FABP4基因在关岭牛和杂交牛各组织中均有不同程度的表达,其中, FABP3基因以在心脏中的相对表达量最高,且在成年牛中的相对表达量极显著高于犊牛和杂交牛（P<0.01,下同）; FABP4基因以在脂肪中的相对表达最高,且在犊牛中的相对表达量极显著高于成年牛。【结论】关岭牛FABP3和FABP4基因具有较高的遗传保守性,且以在心脏和脂肪中的表达水平较高,与脂肪酸代谢密切相关。     

藏猪和大约克猪FABP3基因多态性及差异表达分析

【目的】脂肪酸结合蛋白3(FABP3)参与长链脂肪酸的摄取及利用，在脂肪沉积中发挥重要作用。探究FABP3基因在藏猪和大约克猪间的基因多态性和表达差异可为藏猪品质改良提供分子机制参考。【方法】选取180日龄藏猪和大约克猪为研究对象，对两猪种FABP3基因5’侧翼区和CDS区进行单核苷酸多态性（SNPs）筛选，使用实时荧光定量检测FABP3基因在肝脏、背最长肌和背脂3个组织中的表达量。【结果】在FABP3基因5’侧翼区筛选到T-114C和C-635A等2个SNPs位点，且SNPs位点基因型频率在藏猪与大约克猪群体间均呈极显著差异（P <0.01）；经转录因子预测发现这2个SNPs位点与前脂肪细胞的更新、分化以及脂肪沉积相关，推测这两个多态性位点是参与调控FABP3基因表达的重要功能位点。FABP3基因在藏猪肝脏、背最长肌中的表达量极显著高于大约克猪（P<0.01），在背脂中的表达量显著高于大约克猪（P <0.05）。【结论】推测FABP3基因可能为调控藏猪脂肪代谢的重要候选基因，在藏猪脂肪沉积中呈正向调控作用。     

偶蹄动物朊蛋白基因变异性和其系统发生关系分析

【目的】为明了偶蹄动物PrP基因的结构特征及其变异与结构、功能和朊粒病传染种间屏障的关系以及系统发生关系;【方法】利用DNAstar和Clustalx程序及treev32软件进行了22种偶蹄动物的43个完整PrP基因序列的同源性分析、多重排比和进化树构建;【结果】不同种属偶蹄动物的PrP基因完整ORF大小有所差异,范围为768～795 bp,可编码255～264个氨基酸的朊蛋白。核苷酸和氨基酸序列的同源性,偶蹄动物间≥88.6%和≥93.3%,反刍动物间≥95.4%和≥96.5%。共发现40个点突变和2个突变区。在N-端柔韧无序"尾"区(25～135)以八肽重复缺失为主,球形结构域区(136～241)以点突变为主,点突变主要簇聚在S1 -折叠前的柔韧无规卷曲区的C-端部分和HC -螺旋内。氨基酸104～135区和球形结构域区存在有8个高突变位点。已知PrP肽基元和功能位点如芳烃回文序列基元、2个N-连接糖基化位点、2个苏氨酸磷酸化位点、1个酪氨酸硫化位点、形成二硫键的2个半胱氨酸以及GPI锚锚着点丝氨酸为偶蹄动物所共有,各种间变异体的各结构模式非常一致。进化关系分析,可将偶蹄动物PrP基因区分为3大类,反刍动物PrP基因分为3小类。令人意外的是,2个双峰驼PrP基因的进化关系与牛属动物基因同源。【结论】偶蹄动物的PrP基因是一个保守基因,氨基酸104～135区和球形结构域区内的8个高突变位点可能是影响分子间相互作用、形成朊粒病传染种间屏障的主要位点,物种间各氨基酸变异并不影响PrP的主要结构和功能。     

柴达木盆地梭梭CMO基因的克隆及其蛋白结构预测

对柴达木盆地梭梭的CMO基因进行扩增,并利用生物软件对CMO基因序列进行分析、对蛋白结构进行预测。结果表明,柴达木盆地梭梭CMO基因长度为1 341 bp,编码447个氨基酸。CMO蛋白亲水性、二级结构、亚细胞定位、信号肽、跨膜螺旋区、三级结构预测结果显示柴达木盆地梭梭CMO蛋白亚细胞定位于叶绿体,无信号肽,蛋白二级结构主要为无规则卷曲。CMO蛋白具有多个多种类型的功能位点,为蛋白功能的实现提供了保障。此外CMO蛋白的亲水性较强,无跨膜螺旋区。柴达木盆地梭梭CMO蛋白三维结构预测结果显示CMO蛋白三维结构由α螺旋、β折叠和无规则卷曲互相盘绕而成。     

猪FABP1和FABP2基因的分子特征及组织表达分析

【目的】明确脂肪酸结合蛋白(FABPs)对香苏杂交猪脂肪沉积的影响,为后续进一步探究猪脂肪细胞内FABP1和FABP2基因对脂肪酸代谢的调控作用打下基础。【方法】采集香苏杂交猪和柯乐猪的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、大肠、小肠、背最长肌及脂肪等组织样品提取总RNA,利用PCR克隆香苏杂交猪FABP1和FABP2基因编码区(CDS)序列,通过ProtParam、ProtScale、SOPMA、SWISS-MODEL、PSORT Ⅱ Preadict及SignalP-5.0等在线软件进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR检测FABP1和FABP2基因在香苏杂交猪和柯乐猪各组织中的表达情况。【结果】香苏杂交猪FABP1和FABP2基因CDS序列分别为384和399 bp,分别编码127和132个氨基酸残基,对应的编码蛋白相对分子量为14107.23和15217.34 Da,均为亲水性蛋白;其二、三级结构均以β-折叠和无规则卷曲为主,无信号肽剪切位点,主要定位于细胞质。香苏杂交猪FABP1和FABP2氨基酸序列表现为与人类、牛、山羊的FABP1和FABP2氨基酸序列高度同源,对应的相似性均在80.0%以上,除斑马鱼外,与其他参考物种的相似性也在74.0%以上,故推测FABP1和FABP2基因序列的保守性较高;STRING预测结果显示,与这2个蛋白可能互作的蛋白有FABP5、FABP7、过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)、猪载脂蛋白A4(APOA4)、APOA1及脂酰辅酶A氧化酶1(ACOX1)等。FABP1和FABP2基因在香苏杂交猪和柯乐猪的各组织中均有表达,且以在肝脏、小肠和脂肪中的相对表达量较高,而背最长肌中的相对表达量最低;此外,FABP1和FABP2基因在香苏杂交猪肝脏和小肠中的相对表达量极显著高于其在柯乐猪对应组织中的相对表达量(P<0.01)。【结论】FABP1和FABP2基因在猪的各组织中均有表达,且以在甘油三酯和脂肪酸合成代谢的相关组织(肝脏、小肠和脂肪)中特异性高表达,可能对脂肪的合成代谢起重要调控作用。     

绵羊NRCAM基因的生物信息学分析

利用生物基因组学数据库,对绵羊神经原相关的细胞粘附分子基因(neuro-related celladhesion molecule,NRCAM)进行生物信息学分析,以初步了解其结构并对其编码的蛋白质的功能进行预测。结果表明,绵羊NRCAM基因含有1个最大长度为3 648 bp的开放阅读框,编码1215个氨基酸残基。NRCAM 基因编码产物的分子质量为134 367.13 KDa,理论等电点为5.49。亚细胞定位主要位于细胞质(26.1%),属于分泌蛋白,且存在信号肽序列。存在5段IGc2区、1段IG区,1段低复杂性区域以及4段FN3区,且有1段跨膜结构;二级结构以无规卷曲和β折叠为主,三级结构主要由无规卷曲和β折叠缠绕形成。     

烟草电压依赖阴离子通道NtVDAC1.1的电子克隆及生物信息学分析

为研究电压依赖阴离子通道(VDAC)基因在烟草根系分泌有机酸的作用,进而为了解该基因的功能和应用提供基础,以拟南芥At VDAC1(NM_110994)为搜索序列,应用电子克隆技术得到一条烟草VDAC基因全长c DNA,命名为Nt VDAC1.1。生物信息学分析表明该基因全长为1 018 bp,有着完整的开放阅读框,编码276个氨基酸。进化关系及同源性分析表明,Nt VDAC1.1与其他物种的VDAC有着较高的相似性,其中与茄科植物马铃薯三个膜孔蛋白有着很高的一致性(0.768~0.902)。功能分析显示,Nt VDAC1.1为膜孔蛋白,参与了阴离子的转运、阴离子转运调节和跨膜运输。二级和四级结构分析均表明,Nt VDAC1.1含有α-螺旋和β-折叠。氨基酸位点分析表明,该蛋白具有多种类型的修饰位点,其中的磷酸化位点说明该基因与信号转导有关,对阴离子通道活性具有调节作用。