基于分子生物信息学分析小麦球蛋白的理化特性与结构预测

为探讨小麦球蛋白在理化特性及分子结构方面的共性与特性,基于NCBI蛋白质数据库,利用Protparam、Clustalw、MEME program3、PSIPRED 3.3等软件对8条小麦球蛋白的理化性质、多序列比对、系统进化树、保守基序、蛋白质二级结构、域结构、折叠域识别等进行预测分析。结果表明:小麦球蛋白的氨基酸残基数为225～637,分子质量为24.55～72.25 kDa,理论等电点为5.22～8.72,总平均亲水性为-1.074～0.045,不稳定系数为36.02～77.64,脂肪系数为57.05～96.09。在多序列比对方面,小麦球蛋白存在较多保守区域;在基序分析方面,小麦球蛋白中有6个保守的基序;在结构预测方面,小麦球蛋白的域结构和折叠域差异较小;在蛋白质二级结构方面,氨基酸残基在225～241之间的小麦球蛋白由α-螺旋和无规则卷曲等结构元件组成,基本上不存在延伸链;氨基酸残基在504～637之间的小麦球蛋白则由α-螺旋、延伸链和无规则卷曲等结构元件组成,且三者的比例约为无规则卷曲∶延伸链∶α-螺旋=3∶1∶1。这些结果可为小麦球蛋白的分离纯化及其利用提供生物学数据参考。     

人CYP2E1基因编码蛋白主要特性与结构的生物信息学分析

采用生物信息学方法对人CYP2E1基因编码蛋白质的结构、理化性质、亲疏水性、信号肽、跨膜结构域、亚细胞定位、二级结构、三级结构、酶活性中心等进行预测,并对人和其他6物种的CYP2E1编码蛋白序列进行系统进化分析.研究结果表明,人CYP2E1编码493个氨基酸组成多肽,其相对分子质量约为172 386.6,等电点理论值为7.04,分子式为C6778H10986N2074O2429S374.该蛋白定位于细胞膜外,属跨膜蛋白,为疏水性不稳定蛋白;该蛋白二级结构有6个β折叠、6个α-螺旋、6个跨膜结构区和32个转角,该酶活性中心由Asn202残基、Ser298残基及Phe205残基与铁卟啉环构成,CYP2E1蛋白血红素铁和底物催化位点之间的距离在0.3~0.6 nm之间.     

蛋白质序列中可能存在的Zipf定律

为了分析蛋白质序列中是否存在语言学中的Zipf定律,从蛋白质二级结构数据库DSSP中抽取1.7357万条序列,把具有相同二级结构标记的氨基酸残基连续片段定义为单词,结果表明:单词出现的频率分布近似服从指数为0.981的Zipf定律.     

一株伯克氏菌中两个阿魏酸酯酶的比较分析

本文从NCBI数据库中检索得到Burkholderia phytofirmans PsJN的两个阿魏酸酯酶基因序列,分别标记为BpfaeI和Bpfae2,运用生物信息学方法对其核苷酸序列、编码的氨基酸序列进行分析,并对其二级和三级结构进行预测。结果表明,Bpfael的基因全长为1671bp,该基因编码的氨基酸为556aa,此蛋白质的等电点为8.33,分子量为59978.22Da。Bpfae2的基因全长为1734bp,该基因编码的氨基酸为577aa,此蛋白质的等电点5.42,分子量为59339.25Da。序列比对结果表明,Bpfael与Burkholderia xenovorans同源性最高为90%。Bpfae2与Burkholderia glumae同源性最高为83%,这两个阿魏酸酯酶蛋白的同源率为29%。另外对这两个阿魏酸酯酶的立体结构进行了同源模拟。     

胞内分枝杆菌HSP 70基因的克隆、分析及原核表达

胞内分枝杆菌为致病性非结核分枝杆菌（NTM）之一,分布广泛,人畜均可感染,对人畜健康造成极大威胁。应用巢式PCR克隆胞内分枝杆菌HSP 70基因,利用在线分析软件对其进行生物信息学分析。构建原核表达载体p ET15b-HSP 70,同时进行诱导表达。结果显示,胞内分枝杆菌HSP 70基因完整,ORF基因全长1860bp,共编码619个氨基酸,HSP 70为酸性、亲水性蛋白质,不存在明显跨膜结构,含14个潜在磷酸化位点,亚细胞定位主要存在于细胞质中,无信号肽结构。二级结构预测,蛋白空间结构以α-螺旋和无规则卷曲为主。同时,以同源建模法预测了HSP 70基因编码蛋白的三维立体结构。成功构建p ET 15b-HSP 70原核表达载体,在原核表达系统中该载体可诱导表达70ku的HSP70重组蛋白。     

半夏凝集素结构预测分析

为进一步深入了解半夏凝集素(Pinellia ternata agglutinin)已知蛋白序列的性质,采用生物信息学预测方法,对其结构进行了系统性分析。从NCBI数据库中调取半夏凝集素蛋白序列信息,利用Expasy、SMART、CBS、SWISS-MODEL、DNAman6.0等生物软件对凝集素蛋白的一级结构、高级结构性质进行全面分析。半夏凝集素的基本结构信息表明其属于稳定的亲水性蛋白,人工神经网络法预测其二级结构含有16个α螺旋,91个β折叠和150个随机卷曲,同源建模分析显示半夏凝集素蛋白序列与模板岩芋凝集素蛋白A链和B链的同源相似度分别达76.15%和84.55%。高级结构信息显示半夏凝集素N端存在跨膜区域和信号肽区域,并且整个蛋白序列中存在多个N-糖基化位点和蛋白激酶磷酸化位点,功能域预测表明半夏凝集素含有两个B型凝集素功能域,每个功能域均含有保守的甘露糖结合位点,并且这些结合位点多位于半夏凝集素蛋白空间构象的外部。通过对半夏凝集素结构性质的预测为进一步实验验证其生物功能和药用机理提供了有益参考。     

新城疫病毒融合蛋白的克隆和序列分析

根据NDV-La Sota-F(新城疫病毒La Sota株融合蛋白基因)亚家族氨基酸序列相似性,设计一对NDV=F特异引物,通过RT-PCR方法扩增得到全长1758bp的融合蛋白序列.利用生物信息学软件对此序列进行了开放阅读框分析、同源性分析、氨基酸组成分析、二级、三级结构预测.结果表明,该克隆片段为NDV融合蛋白.     

鲶鱼Wnt基因家族序列分析

Wnt基因家族直接控制细胞的增殖、分化、极化和凋亡,调节细胞的自我更新以及黏液免疫过程.对鲶鱼Wnt基因家族核苷酸序列进行生物信息学分析,预测其相应氨基酸序列的信号肽、跨膜区段、相对分子质量、等电点和糖基化位点等,并对Wnt基因家族内核苷酸相似性和Wnt基因家族系统进化进行进一步探讨.分析发现,鲶鱼20种Wnt基因分为12个亚族,且鲶鱼内部Wnt基因间相似性较高,种间比较与鱼、蛙和鼠同源性较高,基因高度保守.该研究对于了解鲶鱼的生长发育机制、探索鲶鱼的体表黏液分泌过程以及促进相关疫苗的研制具有重要意义.     

编码方式对蛋白质二级结构预测精度的影响

为了比较在蛋白质二级结构预测中常用的氨基酸序列编码方式的优缺点,借助前向型BP神经网络对正交编码、5位编码、Codon(2种)编码和Profile编码5种氨基酸编码方式进行了对比分析.实验结果显示,用富含"生物进化信息"的Profile编码方式可以得到较高的预测结果,同时也表明,充分利用生物本身所具有的生物信息对提高蛋白质二级结构预测精度是非常重要的.     

莱茵衣藻CrDRBs基因的克隆和生物信息学分析

双链核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)结合蛋白(double-stranded RNA-binding protein,DRB)是一类含有双链RNA结合结构域(dsRBD)的蛋白,在小核糖核酸(micro ribonucleic acid,microRNA或miRNA)的生物合成和作用方式选择方面起着重要作用.为获得莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii,C. reinhardtii)中所有CrDRBs的全长序列并进行生物信息学分析,从蛋白质功能结构域Pfam数据库中下载了dsRBD结构域模块,使用HMMER软件基于dsRBD检索C. reinhardtii全基因组序列,获得C. reinhardtii中4个含dsRBD结构域的CrDRB蛋白相关信息.抽提C. reinhardtii总RNA,反转录获得其cDNA,设计相应引物克隆获得其完整的基因ORF序列.设计实时荧光定量PCR引物,以actin基因为内参,分析C. reinhardtii各CrDRBs基因的相对表达.同源比对分析C. reinhardtii各CrDRBs蛋白的dsRBD序列.通过Phyre2软件在线预测其dsRBD的高级结构.将莱茵衣藻CrDRBs的dsRBD与拟南芥的5个DRB成员构建系统进化树分析,初步探讨分析莱茵衣藻CrDRBs各成员的的进化保守性.本研究共获得了4个莱茵衣藻双链RNA结合蛋白,均具有典型的dsRBD结构域,含有3个保守氨基酸.相比已报道的DUS16,其他3个CrDRBs的CDS序列较长,基因表达较高(除CrDRB2外).本研究为下一步揭示莱茵衣藻CrDRB在miRNA调控途径的功能奠定基础.     

嗜酸乳杆菌AS1.1854亚油酸异构酶基因的克隆与序列分析

将GenBank中已报道的罗伊氏乳杆菌亚油酸异构酶基因对已公布的嗜酸乳杆菌NCFM基因组全序列做tblast,找到一个同源编码框.参照此编码框的核苷酸序列及pQE30质粒图谱特性设计上、下游引物,利用PCR法扩增嗜酸乳杆菌AS1.1854亚油酸异构酶基因,并克隆到pQE30质粒载体上进行测序.分析测序结果表明,扩增得到的目的DNA全长1 776 bp,G C含量为37.5%,共编码591个氨基酸,理论相对分子质量67.5kDa.用Signal P3.0对其N端前70个氨基酸序列进行分析,结果表明,第20~40位氨基酸有较强的疏水性.不过,N端前70个氨基酸的C值、S值和Y值并不高,最有可能的酶切位点位于第45位与第46位氨基酸之间,但预测其被切割的可能性概率低于1%.可以推断,在嗜酸乳杆菌AS1.1854亚油酸异构酶的N端氨基酸序列中不存在信号肽序列.     

粟酒裂殖酵母中Hsp60蛋白定位与表达水平的研究

对裂殖酵母Hsp60蛋白进行生物信息学与蛋白结构分析,发现其与人和芽殖酵母分别有56%或67%的同源性和71%或79%的同源性. 使用MitoProt II软件预测显示其线粒体信号肽为N端前33个氨基酸,且存在一个Chaperonin Cpn60/TCP-1 family结构域. 进一步研究发现,Hsp60定位于线粒体基质. 通过检测野生型细胞在30 ℃和37 ℃条件下和不同生长时期的Hsp60蛋白水平,发现Hsp60蛋白水平在37 ℃条件下显著增加,而在生长后期无变化.     

野生大豆DREB基因的筛选与结合功能分析

以野生大豆(Glycine Soja)为材料,利用酵母单杂交的方法筛选到一个能够与DRE元件(DehydrationResponsive Element)结合转录因子-GsDREB(DRE Binding protein).通过体内和体外结合试验分析,该转录因子能够与DRE元件结合,经序列分析,GsDREB氨基酸序列N-末端含有核定位信号(nuclear localization sig-nal,NLS)、在C-末端含有酸性活性区域(acidic activation region,AAR),在序列内部具有由58个氨基酸编码的、能够与DNA结合的保守区域-DREBP/AP2结构域.该蛋白可能是野生大豆DREB家族的新成员.     

黄花苜蓿铁蛋白cDNA的克隆与序列分析

为克隆黄花苜蓿铁蛋白基因,根据已报道的植物铁蛋白基因序列设计引物,利用RT-PCR法扩增得到大小约为750 bp的特异性片段,并将其克隆到pBlueskript II SK+上.序列分析结果表明,黄花苜蓿铁蛋白基因cDNA全长为756 bp,编码252个氨基酸,与紫花苜蓿铁蛋白基因的核苷酸、氨基酸的同源性均为97%.该基因编码的蛋白质是一个定位在叶绿体上的球形蛋白,理论相对分子质量为28 ku,等电点为5.47,二级结构为α/β混合型蛋白,某些氨基酸在密码子的选择上存在一定的偏向性.该蛋白具有1个FER-RITIN-LIKE功能区、2个铁蛋白基因家族铁结合区域的信号序列、3个潜在的N-糖基化位点、1个蛋白激酶C磷酸化位点、1个依赖于cAMP和cGMP的蛋白激酶磷酸化位点以及3个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点等重要的功能基序.黄花苜蓿铁蛋白基因的克隆,为今后利用该基因进行改良植物铁营养成分及提高植物抗氧化胁迫能力的基因工程奠定了基础.     

丹参SAMDC基因的电子克隆及序列分析

基于丹参EST数据库,以烟草S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因(SAMDC)cDNA序列为信息探针,进行同源搜索,经同源比对和序列组装,分离得到1个新的植物SAMDC基因家族成员,命名为SmSAMDC,全长1620bp,经RT-PCR扩增,分子克隆和序列分析验证,结果表明与电子克隆完全一致。该cDNA序列具有完整的开放阅读框架,存在3个植物SAMDC基因特征ORF(tiny ORF、small ORF及main ORF);main ORF编码蛋白质理论分子量为39.4kD、pI为4.71,均与植物SAMDC酶原蛋白相近。二级结构预测发现,SmSAMDC基因main ORF编码序列中25.28%的氨基酸残基构成α螺旋、24.17%的氨基酸残基构成延伸链、50.56%的氨基酸残基构成随机卷曲。氨基酸序列比对分析结果表明,SmSAMDC与已知植物SAMDC基因家族成员高度同源,具有植物SAMDC基因家族的酶原剪切位点及SAMDC蛋白快速降解相关PEST保守结构域。     

酸性β-半乳糖苷酶基因密码子优化及高效表达

选用酵母偏好密码子,设计合成一种酸性β-半乳糖苷酶基因,并研究其在毕赤酵母中的高效表达。优化后,密码子适应指数(CAI)由原来的0.61提升到0.85。在基因的5'端融合编码α信号肽序列,在3'端融合编码6个组氨酸标签序列,并在N端编码α信号肽和编码成熟酸性β半乳糖苷酶基因间分别引入编码kex2和Ste13裂解信号序列。基因克隆到pPICZα-A表达载体,构建成分泌型重组酵母表达载体pPICZα-β-Gal。在醇氧化酶(AOX1)启动子调控下,酸性β-半乳糖苷酶得到高效分泌表达,达到508 mg/L,比优化前提高3倍。重组酸性β-半乳糖苷酶具有天然的酸性β半乳糖苷酶相同的酶活性。     

蛋白质βαβ模体序列的统计分析及其识别

通过对相似性小于33%的1 423个蛋白质的βαβ模体序列的统计分析,选取了适合的序列固定模式长.用矩阵打分的方法,以氨基酸出现的频数为参数,识别了βαβ模体.并用自恰和独立检验两种方法对算法进行了检验,均获得了较好的识别效果.     

真菌产人参皂苷葡萄糖苷酶基因的调取

根据已知的人参皂苷糖苷酶(GluGF)的N端氨基酸序列设计简并引物,从Absidia Sp.R84g菌株的总RNA出发,应用RACE技术,快速扩增测序得到cDNA3′末端与cDNA5′末端的未知序列,利用扩增测序所得到的cDNA5′末端和cDNA3′末端的序列设计引物,进行二次RT-PCR扩增并测序得到GluGF基因的...     

绿色木霉内切葡聚糖酶基因Ⅰ的克隆表达

为深入研究绿色木霉(Trichoderma viride)内切葡聚糖酶(EGⅠ)的特性与功能,利用Northern blot方法分析不同碳源条件下绿色木霉的egⅠ表达,采用RT-PCR方法从绿色木霉T4中克隆egⅠ基因的cD-NA序列,测序与生物信息学分析,并构建诱导型表达载体pYES2-egⅠ,转化酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)INVSc1和H158中表达.结果表明:绿色木霉在含有纤维素的液体培养基中生长,egⅠ高效表达,在秸秆中表达量最高.纤维二糖中表达量相对较低,在葡萄糖、果糖中没有表达.egⅠ基因编码框长度1 377bp,编码459个氨基酸.含有信号肽,为分泌蛋白,属于糖苷水解酶家族7,具有纤维素酶结合域(CBD)和催化域(CD).INVSc1转化子发酵培养48 h达到转录高峰期,60 h达到酶活高峰期,酶活为0.081 6 U/mL,酶活比H158转化子提高32.5%.