Identification of vaccine candidates against serogroup B meningococcus by whole-genome sequencing

Neisseria meningitidis is a major cause of bacterial septicemia and meningitis. Sequence variation of surface-exposed proteins and cross-reactivity of the serogroup B capsular polysaccharide with human tissues have hampered efforts to develop a successful vaccine. To overcome these obstacles, the entire genome sequence of a virulent serogroup B strain (MC58) was used to identify vaccine candidates. A total of 350 candidate antigens were expressed in Escherichia coli, purified, and used to immunize mice. The sera allowed the identification of proteins that are surface exposed, that are conserved in sequence across a range of strains, and that induce a bactericidal antibody response, a property known to correlate with vaccine efficacy in humans.     

Global identification of human transcribed sequences with genome tiling arrays

Elucidating the transcribed regions of the genome constitutes a fundamental aspect of human biology, yet this remains an outstanding problem. To comprehensively identify coding sequences, we constructed a series of high-density oligonucleotide tiling arrays representing sense and antisense strands of the entire nonrepetitive sequence of the human genome. Transcribed sequences were located across the genome via hybridization to complementary DNA samples, reverse-transcribed from polyadenylated RNA obtained from human liver tissue. In addition to identifying many known and predicted genes, we found 10,595 transcribed sequences not detected by other methods. A large fraction of these are located in intergenic regions distal from previously annotated genes and exhibit significant homology to other mammalian proteins.     

大白菜CBL家族基因的鉴定和遗传进化分析

利用拟南芥中的CBLs基因序列在GenBank中搜索比对大白菜的基因组序列和EST序列,鉴定出13个大白菜的CBL基因,分别命名为BrCBL1至BrCBL13,并对这些基因预测编码的蛋白序列进行特征分析和遗传进化比较分析,为进一步研究它们在大白菜逆境响应过程中的功能和利用它们进行大白菜抗逆分子育种奠定了基础。     

濒危红树植物莲叶桐叶绿体基因组及其系统进化

对濒危红树植物莲叶桐的叶绿体基因组及与其近缘物种之间的叶绿体基因组进行比较进化分析。结果表明,莲叶桐叶绿体基因组序列全长157 762 bp,包括1个大的单拷贝区(LSC)86 641 bp,1个小的单拷贝区(SSC)18 603 bp和2个反转重复区(IRs)26 260 bp。叶绿体基因组的GC含量为39.3%,含有133个基因,包括83个蛋白质编码基因、42个tRNA基因和8个rRNA基因。17个基因位于反转重复区,包括6个蛋白编码基因、7个tRNA和4个rRNA。登录号为:MG838431。通过最大似然法对16个双子叶植物（包含5个樟科植物、2个腊梅科植物、3个毛茛科植物、1个小檗科植物、1个报春花科植物、1个蔷薇科植物、1个桑科植物,1个安息香科植物以及莲叶桐）和1个外类群植物水稻的叶绿体基因组序列进行聚类分析,莲叶桐与樟科和腊梅科植物聚为一支。聚类结果将莲叶桐科划入樟目,更支持《中国高等植物图鉴》中分类方式。随后对莲叶桐及其近缘种叶绿体基因组进行了共线性分析,进一步验证了其叶绿体基因组之间具有高度保守性。研究结果为莲叶桐的系统进化提供了新的证据。     

香蕉基因组密码子使用偏好性分析

[目的]分析香蕉基因组的密码子组成及使用偏好性,探讨影响密码子偏好性形成的主要因素,为提高香蕉外源基因的表达水平及转基因抗病育种提供参考.[方法]以香蕉基因组的36242条高置信蛋白编码基因CDS序列为研究对象,运用CodonW 1.4.4统计分析香蕉基因组的密码子组成及使用参数,确定最优密码子,并分析密码子使用参数间相关性.[结果]从香蕉基因组数据中筛选获得36242个高置信蛋白编码基因CDS序列,平均长度为1035 bp,GC含量为3.0%~75.8%,其中低于20.0%的仅13个序列,全基因组中GC总含量为50.4%;同义密码子第3位出现G或C的频率为52.9%,比出现A或T的频率高.香蕉基因组的有效密码子数(ENC)介于20.0~61.0,平均为50.7;共有17个最优密码子,其中有15个密码子的第3位是G或C;基因编码区的长度和ENC存在正相关,随着基因编码区长度的增加,对以G或C结尾的密码子使用偏好性逐渐降低,且编码区长度为400~600 bp的基因具有较高的基因表达水平.[结论]香蕉基因组中多数基因的密码子使用偏好性较弱,但少部分基因具有强偏好性,偏好使用以G或C结尾的密码子,且偏好性受核苷酸组成、基因突变及自然选择等因素的影响.     

小麦品种“川农16”α-醇溶蛋白基因序列分析

 【目的】克隆和分析“川农16”醇溶蛋白基因,为其进一步遗传改良提供更多依据。【方法】根据已报道的α-醇溶蛋白基因序列设计引物,对小麦品种“川农16”总DNA进行PCR扩增得到约900 bp的DNA片段,分离纯化后连接到pMD18-T载体上,转化后筛选阳性克隆进行测序。【结果】获得4个不同的基因序列：Gli2-CN16-9、Gli2-CN16-12、Gli2-CN16-14和Gli2-CN16-6,GenBank登录号分别为DQ246446、DQ246447、DQ246448和DQ246449。其中,Gli2-CN16-9、Gli2-CN16-12和Gli2-CN16-14分别为861、870和900 bp,可分别编码286、289和299个氨基酸残基的成熟蛋白;而Gli2-CN16-6编码区长度为852 bp,由于存在2个提前终止密码子,不能编码有功能的成熟蛋白,为假基因。【结论】序列比较显示它们与α-醇溶蛋白基因有很高的一致性;与γ-和ω-醇溶蛋白基因差异明显。     

家蚕基因组中SnoRNA（Box C/D）的生物信息学分析与研究

【目的】探索生物信息方法在家蚕基因组 snoRNA 预测中的应用，了解snoRNA在家蚕基因组的分布和结构特征。【方法】利用已有和自行设计的生物信息工具对家蚕基因组中Box C/D snoRNA 进行预测和手工校正。【结果】获到家蚕基因组中的 70 个 snoRNA 和 56 个推测的甲基化位点。结构分析发现 D′box 和末端茎环结构的不保守性；分析 snoRNA 在基因组上的分布，未发现普遍的成簇分布的现象，且内含子和基因间隔区的 snoRNA 数目接近；预测得到的家蚕 Box C/D snoRNA 与已报道果蝇 Box C/D snoRNA进行相似性分析，表明两个物种的 Box C/D snoRNAs 在一级结构上存在较大的差异。【结论】基于结构特征预测的方法有利于逐步揭示家蚕基因组中存在的 snoRNA 信息；但与家蚕同源关系较近的物种，其 snoRNA 在序列上可能有较大变化，故可能不适合以序列同源来对其进行预测。     

小麦全基因组中YABBY基因家族的筛选与特征分析

YABBY家族是植物特有的转录因子,在植物侧生器官极性建立和发育过程中起重要的调控作用。从全基因组水平鉴定小麦YABBY家族并进行生物信息学和表达模式分析,为研究小麦YABBY家族基因的功能奠定基础。根据已经报道的拟南芥和水稻YABBY基因,在小麦基因组数据库中执行本地BLAST程序鉴定小麦基因组中的YABBY基因,采用MEGA、GSDS、MEME和PlantCARE等软件进行生物信息学分析,并利用已公开的RNA-seq数据绘制不同发育时期和不同组织的表达谱。结果表明,在小麦基因组范围内鉴定得到18个YABBY基因家族成员,分成5个亚家族。Motif分析表明小麦YABBY蛋白均具有C2C2锌指结构域及YABBY结构域; Ta YABBY启动子区检测到与植物生长发育、激素诱导和逆境胁迫有关的顺式作用元件。RNA-Seq表达谱发现小麦YABBY基因具有明显的组织表达特异性。     

大白菜功能基因编码区SSRs的分布规律研究

利用数据库中大白菜的部分基因组序列及其注释结果,对大白菜功能基因编码区分布的SSRs类型进行了分析。结果表明,编码区的SSRs以3核苷酸重复的最多,其次为6核苷酸重复的;各种基序的SSRs类型在基因编码区分布的数量有很大差异;另外编码氨基酸的三核苷酸SSRs在11944个基因编码区前100bp、中部及后100bp的分布也有较大差异。说明大白菜基因编码区的SSRs具有相位和极性,其原因在于编码氨基酸的需要。正是这种相位和极性引起大白菜基因编码区SSRs分布的不均一性。     

基于比较基因组学分析的方法定位及注释双峰驼MHC基因

【目的】定位并注释双峰驼主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)基因序列,为进一步研究双峰驼MHC基因提供科学依据。【方法】运用比较基因组学方法,提取人类MHC(HLA)基因编码序列和牛MHC(BoLA)基因编码序列并分别与双峰驼转录本进行blastn基因序列比对,识别出相似度较高的scaffolds,通过分析HLA、BoLA基因序列比对在这些scaffolds上的位置顺序,对多条scaffolds进行拼接,得到双峰驼MHC的Pseudo chromosome;再分别提取HLA、BoLA全基因组序列与双峰驼已拼接的scaffolds进行基因组共线性分析,利用lastz建立起的Pseudo chromosome与HLA、BoLA全基因组序列的线性关系判断筛选出的scaffolds是否准确;然后通过分析MHC基因在两物种间的线性关系,在双峰驼参考基因组中提取出MHC基因序列,并对这些序列进行基因注释;最后根据得到的双峰驼MHC基因绘制系统进化树,研究其基因间的进化关系。【结果】通过对HLA、BoLA基因编码序列与双峰驼转录本用blastn进行序列比对,识别出了相似度较高的3条scaffolds,即NW_011511766.1(全长4.1M)、NW_011515227.1(全长1.2M)和NW_011514613.1(全长15K),对其拼接得到双峰驼MHC的Pseudo chromosome;利用lastz共线性分析,识别出HLA基因序列和BoLA基因序列并比对出其在双峰驼MHC基因的共线性区域。该区域与拼接得到的Pseudo chromosome一致,证明筛选出的scaffolds是准确的。并且发现Class-Ⅰ类和Class-Ⅲ类基因集中分布在NW_011515227.1上,而Class-Ⅱ类基因集中分布在NW_011511766.1和NW_011514613.1上,进一步分析得知Class-Ⅱ类基因主要分布在NW_011511766.1的3.5—4.1M的位置;将存在共线性区域的序列提取出来,与比对到双峰驼上的MHC基因的编码序列进行blat分析,结果在双峰驼基因组中共识别出24个与牛BoLA基因高度相似的基因,其中Ⅰ类基因1个,Ⅱ类10个,Ⅲ类基因13个。对双峰驼这24个MHC基因进行信息注释并绘制系统进化树,结果显示注释的Class-Ⅰ类和Class-Ⅱ类基因在同一分支。【结论】通过比较基因组学方法定位并注释了双峰驼的MHC基因,将双峰驼MHC基因序列定位到了3条scaffolds上,找到并注释了24个MHC基因,绘制了双峰驼MHC的Pseudo chromosome,为进一步研究双峰驼MHC基因奠定了理论基础。     

玉米SRO基因家族的鉴定及表达分析

【目的】SRO(similar to rcd one)是植物所特有的一类小蛋白家族,其在植物的生长发育,及应对非生物胁迫中发挥着重要功能。基于玉米全基因组数据库,鉴定玉米SRO家族基因,分析其序列、基因定位、蛋白结构及其系统进化关系,同时解析Zm SROs在玉米组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下的表达变化,为阐明SRO基因在玉米生长和逆境响应中的功能研究奠定基础。【方法】利用拟南芥SRO家族基因为探针,在玉米全基因组查找并下载玉米SRO基因序列,并从Maize GDB中获取玉米SRO基因相关信息,包括CDS、氨基酸序列及染色体位置等。通过生物信息学工具(GSDS2.0、Expasy-protparam、SOPMA、Plant-m PLoc、EMBL-EBI、MEME)对获得序列的基因结构、蛋白质分子量、等电点、二级结构、亚细胞定位、保守结构域、保守基序原件等进行预测和分析。同时利用Clustalx(1.83)和MEGA 6.0软件进行同源序列比对并构建系统进化树。运用实时荧光定量PCR技术分析玉米SRO组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下SRO的表达变化情况。【结果】从玉米全基因组共鉴定6个SRO家族基因,分别命名为Zm SRO1a—Zm SRO1f。Zm SROs分布于第1、4、5和9染色体,包含2—5个内含子。序列分析发现CDS序列长度在1 215—1 791 bp;编码氨基酸数目为404—596 aa;分子量为45.23—66.78 k D;等电点为7.01—9.17。亚细胞定位分析发现Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d定位于叶绿体,Zm SRO1e则定位于过氧化氢酶体,Zm SRO1f定位于细胞核。系统进化树分析发现Zm SROs分为3个亚类,Ⅰa亚类包括Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c,Ⅰb亚类包括Zm SRO1f,Ⅰc亚类包括Zm SRO1d/Zm SRO1e。保守结构域分析结果显示Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e包含PARP和RST结构域,缺少WWE结构域,Zm SRO1f包含WWE和PARP催化中心,RST结构域缺失。Zm SROs蛋白共找到5个保守基序,命名为基序1—5。Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c包含所有保守基序,Zm SRO1d/Zm SRO1e缺少保守基序3,Zm SRO1f缺少保守基序5。组织表达分析发现Zm SROs在根系特异性表达。高盐胁迫下,玉米根系中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e在1 h时显著上调表达,地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达,而Zm SRO1f在处理6 h显著上调表达。干旱胁迫下,玉米根系Zm SRO1e在1 h显著上调表达,Zm SRO1f在24 h显著上调表达;地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达。【结论】玉米SRO家族基因包含6个成员,被划分为3个亚类,6个Zm SROs在玉米根系中特异性表达,且可以不同程度地响应干旱和高盐胁迫。     

黄丹木姜子叶绿体基因组特征分析

【目的】分析黄丹木姜子（Litsea elongata）叶绿体基因组特征,为木姜子属物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护提供理论参考。【方法】基于Illumina HiSeq 2000高通量测序平台对黄丹木姜子叶绿体基因组进行测序,利用GeSeq在线工具对叶绿体基因组进行注释,并利用REPuter、MISA、CodonW和IQ-TREE等生物信息学软件对其基因组结构、基因数目、序列重复、密码子使用偏性和系统发育进行分析。【结果】黄丹木姜子叶绿体基因组全长为154028 bp,具有典型的四分结构,编码126个基因,其中蛋白编码基因82个,rRNA基因 8个,tRNA基因 36个。叶绿体基因组的注释基因中,有9个基因含1个内含子,有3个基因含有2个内含子,其余基因均不含内含子;44个基因编码蛋白参与光合作用信号途径,21个基因编码蛋白构成了核糖体大小亚基。黄丹木姜子叶绿体基因组含有32对长序列重复和90个SSR位点,其中,正向重复和回文重复最多,均为12对,反向重复和互补重复分别为6和2对;95.56%的SSR位点位于单拷贝区［大单拷贝区（LSC）和小单拷贝区（SSC）］,仅4.44%的SSR位点位于反向重复区（IR）。黄丹木姜子叶绿体蛋白编码基因GC含量为39.14%,GC3s为27.95%,平均有效密码子数（ENC）为49.04,说明其密码子偏性弱;相对同义密码子使用度（RSCU）大于1.00的密码子31个,其中13个以A结尾,16个以U（T）结尾。系统发育进化树分析结果显示,木姜子属的14个物种聚为两组,其中黄丹木姜子和10种木姜子属植物聚在一个组,与日本木姜子的亲缘关系最近。【结论】黄丹木姜子叶绿体基因组结构保守,偏好A或U（T）结尾的密码子,鉴定的SSR位点可用于物种鉴定和群体遗传学研究。     

A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L. ssp. indica)

We have produced a draft sequence of the rice genome for the most widely cultivated subspecies in China, Oryza sativa L. ssp. indica, by whole-genome shotgun sequencing. The genome was 466 megabases in size, with an estimated 46,022 to 55,615 genes. Functional coverage in the assembled sequences was 92.0%. About 42.2% of the genome was in exact 20-nucleotide oligomer repeats, and most of the transposons were in the intergenic regions between genes. Although 80.6% of predicted Arabidopsis thaliana genes had a homolog in rice, only 49.4% of predicted rice genes had a homolog in A. thaliana. The large proportion of rice genes with no recognizable homologs is due to a gradient in the GC content of rice coding sequences.     

动物双歧杆菌AD011细胞壁蛋白的预测和功能分析

[目的]运用生物信息学方法预测动物双歧杆菌AD011锚定于细胞壁的蛋白并进行功能分析,为后续研究该菌与宿主相互作用的分子机制提供基础资料。[方法]用Phobius和SignalP 4.0软件对动物双歧杆菌AD011全基因组编码蛋白中细胞壁蛋白进行预测,同时采用COG(Cluster of Orthologous Groups of proteins)功能数据库对预测的细胞壁蛋白进行功能注释和聚类分析。[结果]动物双歧杆菌AD011基因组1 518个编码蛋白中,11个蛋白含有细胞壁的锚定基序,6个蛋白含有LP×TG基序,1个蛋白含有Lys M基序,1个蛋白含有PG结合区域,2个蛋白含有SLH结构域,1个蛋白含有NLPC_P60结构域。细胞壁蛋白功能分析结果显示,11个细胞壁蛋白中,9个蛋白没有功能注释,2个蛋白(NLP/P60 protein和1,4-beta-N-acetylmuramidase)参与细胞壁和细胞膜的生物合成。[结论]动物双歧杆菌AD011大多数细胞壁蛋白功能未知,还需在以后的研究中进行进一步的功能注释。     

斯卑尔脱小麦α-醇溶蛋白基因克隆与序列分析

【目的】进一步了解斯卑尔脱小麦（Triticum spelta L.）α-醇溶蛋白基因序列信息。【方法】根据已知的普通小麦α-醇溶蛋白基因序列设计引物,采用PCR方法,克隆基因并进行序列分析。【结果】从NGB5149中克隆得到两个α-醇溶蛋白基因序列Gli-Spelt-1和Gli-Spelt-2（GenBank登录号分别为DQ234066和DQ234067）。它们具有α-醇溶蛋白基因的典型结构特征,但Gli-Spelt-1是一个假基因。Spelt-Gli-2编码区全长849 bp,编码263个氨基酸。【结轮】氨基酸序列比较显示,Gli-Spelt-1和Gli-Spelt-2与已报道的α-醇溶蛋白序列有较高的一致性。     

A transgenic mouse model of the chronic hepatitis B surface antigen carrier state

In an attempt to establish a model of the healthy carrier state in hepatitis B virus (HBV) infections, transgenic mice expressing HBV genes were produced. Fertilized one-cell eggs were microinjected with subgenomic fragments of HBV DNA containing the coding regions for the HBV surface antigen (HBsAg) and pre-S and X antigens. Either the normal (HBV) or metallothionein promoters were used to obtain expression of the HBV genes. There was no evidence of viral replication or tissue pathology. The integrated HBV DNA sequences were inherited in a normal Mendelian fashion. Three of 16 transgenic mice expressed HBV-encoded gene products to which they were immunologically tolerant. Expression was not tissue specific and may be influenced by the genomic integration site and cellular factors. Both HBsAg and pre-S antigen were detectable within the cytoplasm of hepatocytes and renal tubular epithelial cells. High serum concentrations of HBsAg were detectable and the secreted product appeared authentic as judged by mean density, morphology, mean particle diameter, polypeptide composition, and antigenicity. The absence of tissue pathology in these immunologically tolerant animals supports the hypothesis that cellular injury under these conditions is not a direct consequence of expression of the pre-S or HBs regions of the HBV genome.     

两歧双歧杆菌PRL2010细胞壁蛋白预测和功能分析

[目的]运用生物信息学方法预测两歧双歧杆菌PRL2010锚定于细胞壁的蛋白和功能分析,为后续研究该菌与宿主相互作用的分子机制奠定基础。[方法]用Phobius和Signal P 4.0软件对两歧双歧杆菌PRL2010全基因组编码蛋白中细胞壁蛋白进行预测,同时采用COG(Cluster of Orthologous Groups of proteins)功能数据库对预测的细胞壁蛋白进行功能注释和聚类分析。[结果]两歧双歧杆菌PRL2010基因组1 706个编码蛋白中,28个蛋白含有细胞壁的锚定结构域。细胞壁蛋白功能分析结果显示,28个细胞壁蛋白中,21个蛋白没有功能注释,7个蛋白有功能注释,其中1个蛋白(exo-alpha-sialidase)参与碳水化合物代谢与转运,2个蛋白(bacteriophage endolysin和cell wall-associated protein)参与细胞壁和细胞膜的生物合成,2个蛋白(hypothetical protein BBPR_0440和Subtilisin family peptidase)参与蛋白质翻译后修饰,1个蛋白(beta-n-acetylhexosaminidase Nag Z)参与细胞内运输、分泌和囊泡运输,1个蛋白(metallophosphoesterase)功能只是预测的。[结论]两歧双歧杆菌PRL2010的大多数细胞壁蛋白功能未知,还需要在以后的研究中进一步分析和注释。