几种豆科植物抗菌肽的生物信息学预测与分析

植物抗菌肽是存在于植物组织细胞中的一类对于对外来侵害有防御作用的小分子蛋白,可抑制或杀伤多种细菌和真菌。随着人们健康意识的提高以及技术手段的进步,植物来源抗菌肽的发掘和应用逐渐成为食品开发领域的重要研究方向。该试验从蛋白数据库中筛选了7种豆科植物的抗菌肽,并对其蛋白序列进行了比对和系统进化树分析,结合生物信息学研究工具对豆科植物抗菌肽的疏水性、拓扑结构域、蛋白空间结构和亚细胞定位进行了预测和分析。结果表明,7种豆科植物抗菌肽序列相似度达到71.94%,均具有8个半胱氨酸保守位点;豆科植物抗菌肽为碱性膜结合蛋白,分布于液泡膜、细胞核膜或者细胞膜上;其3D结构均由一组β-折叠和一个α-螺旋组成,与硫堇、植物防卫素蛋白结构相似。     

花生过敏原Ara h7基因的克隆及序列分析

目的克隆花生Ara h7基因cDNA序列,并对其序列进行分析。方法采用Trizol法,从花生子叶中提取花生RNA,经反转录PCR,克隆花生Ara h7 cDNA序列;采用生物信息学软件对Ara h7序列进行分析,预测蛋白结构及功能。结果 Ara h7 cDNA序列有482 bp,编码160个氨基酸。生物信息学分析结果显示Ara h7蛋白是一种亲水性蛋白,分子量为18.881 kDa,具有9个潜在的磷酸化位点,5个不同的B细胞线性表位。结论本研究成功克隆了Ara h7 cDNA序列,并采用生物信息学软件分析了基因编码的蛋白的特征。     

烟草祖先种及重要野生种PDR1基因的生物信息学分析

植物的多向耐药性（Pleiotropic drug resistance, PDR）转运蛋白隶属于ATP结合盒（ATP-binding cassette, ABC）转运蛋白家族的G亚家族。该类蛋白参与植物多种初生、次生代谢物的跨膜运输,在植物的生长发育、响应逆境胁迫、解毒过程中起着重要作用。近年的研究还表明,该蛋白与多种植物对真菌病原的抗性有关。本文以烟草祖先种和重要野生种为研究对象,以拟南芥PDR12蛋白、烟草的PDR1基因为探针,通过搜索同源序列,从数据库中提取烟草及祖先种、重要野生种中的PDR基因、蛋白序列,并通过生物信息学分析手段对其编码蛋白的理化特性、氨基酸序列特征、蛋白结构、功能、启动子序列及表达调控特征进行了分析,并以本氏烟（Nicotiana benthamiana）NbPDR1为代表,预测了该基因启动子的顺式作用元件,以普通烟草（Nicotiana tabacum）NtPDR1基因为例,预测了其基因编辑位点。结果表明,这些PDR基因相似性高,均编码跨膜蛋白,具有典型的跨膜结构域和核酸结合结构域。该基因启动子区有多个与病原真菌诱导、干旱等逆境胁迫响应相关的元件,暗示该基因可能是抗真菌病害、响应逆境胁迫的广谱抗性基因。最后,本文预测的基因编辑位点,为烟草PDR基因的功能研究、基因编辑及抗病育种提供理论基础。      

酱油发酵醪中谷氨酰胺酶活性蛋白序列分析

为研究酱油发酵醪中微生物菌群谷氨酰胺酶活性蛋白的分布和基本特性,采用生物信息学方法对发酵醪中已鉴定微生物种属的谷氨酰胺酶活性蛋白进行了分类、筛选、信号肽分析、系统进化树分析、理化特性预测和3-D结构同源建模。发现酱油发酵醪中具有谷氨酰胺酶活性的蛋白分为3类,分别参与谷氨酰胺分解代谢、生物合成和谷氨酰胺转氨基作用。分析显示4种谷氨酰胺酶具有信号肽,其余谷氨酰胺酶活性蛋白序列均不含信号肽。系统进化树分析显示细菌类谷氨酰胺酶与真菌类谷氨酰胺酶呈现两个不同的进化方向。分泌型谷氨酰胺酶均有一定的亲水性,等电点在4.81~5.99之间。3-D结构同源模建显示阴沟乳杆菌和弗氏柠檬酸杆菌分泌的谷氨酰胺酶与大肠杆菌、枯草芽孢杆菌谷氨酰胺酶具有结构相似性。     

牡蛎精氨酸激酶稳定性及同源性分析

目的鉴定从牡蛎中提取的天然蛋白精氨酸激酶(arginine kinase,AK),并了解其基本性质及同源性。方法利用硫酸铵盐析、阴离子交换从牡蛎中分离纯化出蛋白,通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和圆二色(CD)光谱确定相对分子质量和二级结构,并研究其稳定性;用生物信息学软件对牡蛎AK和其他11种甲壳类、软体类动物过敏原的AK氨基酸序列进行比对,分析它们之间的同源性。结果分离纯化得到的相对分子量为40 kDa的天然蛋白为牡蛎AK,AK既不耐热也不耐强酸。牡蛎AK与软体类动物过敏原AK氨基酸序列的同源性较高,与甲壳类动物氨基酸序列的同源性在55%～60%之间。结论从牡蛎中提取得到天然AK,基本了解牡蛎AK的稳定性和同源性,并为牡蛎AK致敏性和致敏机制的全面研究打下基础。     

基于序列比对分析木聚糖1,4-β-木糖苷酶结构差异和分子进化规律

木聚糖1,4-β-木糖苷酶（EC 3.2.1.37）是一种外切水解酶,近年来该酶在工业上的使用越来越广泛,目前对于木聚糖1,4-β-木糖苷酶结构的研究相对缺少。为了分析木聚糖1,4-β-木糖苷酶的进化关系以及结构差异,利用MEGA X 10.1.8进行木聚糖1,4-β-木糖苷酶基因序列多序列比对,构建系统进化树,结果分析显示木聚糖1,4-β木糖苷酶可分为两大类,从中筛选出12条代表性序列进行氨基酸序列多序列比对,发现只有15个较保守位点,在进化上呈现不保守的特点。利用生物信息学工具预测分析12条序列对应的酶的理化性质、信号肽,预测结果表明所有酶都表现为亲水性,有胞内与胞外两种分泌方式。利用Modeller 9.24以及Phyre 2进行三级结构建模,根据建模结果木聚糖1,4-β-木糖苷酶分为β-折叠桶、碗状结构、（α/β）8桶状结构三种代表性结构,利用分子对接辅助结合口袋大小计算,推测底物的大小对其特征结构的形态存在一定程度的影响。基于木聚糖1,4-β-木糖苷酶结构规律的研究,可以精确设计点突变,降低盲目性,获得需要的理化性质,为木聚糖1,4-β-木糖苷酶的改造提供生物信息学指导,其次为进一步的木聚糖1,4-β-木糖苷酶结构与功能关系研究提供基础,进一步拓宽对木聚糖1,4-β-木糖苷酶在食品、医药等领域应用。     

蛇毒α-神经毒素的同源模建

利用生物信息学的方法分析蛇毒α-神经毒素蛋白的一级结构序列信息及空间结构,并利用同源建模建立了该蛋白的三维结构,同时分析该蛋白功能区域、位于作用表面的氨基酸分布特点,如所带电荷、极性等.由于在蛋白质结构数据库(PDB)中无此蛋白的晶体结构信息,因此以上预测及分析的结构信息,为该蛋白的理论研究和实验设计提供了重要的参考.     

基于活性蛋白的分离纯化及其功能结构整体研究方法的建立

本文对天然产物活性蛋白进行结构和功能整体研究方法的建立。首先,通过蛋白层析技术对其进行分离纯化,利用功能活性跟踪监测目标成分。其次,利用生物质谱技术进行肽指纹图谱的测定,找出同源蛋白进行序列比对;同时利用生物信息学从基因水平进行序列分析,最终得到活性蛋白一级结构。最后,利用同源模建进行高级结构和功能区域的分析,从而最终建立起蛋白质结构和功能的研究方法。     

扎伊尔型埃博拉病毒GP蛋白的生物信息学分析

为了进一步掌握扎伊尔型埃博拉病毒GP蛋白基本特性,文章运用生物信息学的一些专业在线分析软件,选取序列号为AKG65268.1的GP蛋白序列数据作为研究对象,进行了深入的生物信息学分析。主要内容包括对该蛋白的理化性质、亚细胞定位、蛋白功能和二、三级结构等方面进行的分析。希望能够通过利用生物信息学方法,挖掘更多GP蛋白数据信息,获得一些病毒同源性及病毒与受体互作的线索,从而进一步探索该病毒进化发展及起源的可能。     

蛇毒α-神经毒素的同源模建

利用生物信息学的方法分析蛇毒α-神经毒素蛋白的一级结构序列信息及空间结构，并利用同源建模建立了该蛋白的三维结构，同时分析该蛋白功能区域、位于作用表面的氨基酸分布特点，如所带电荷、极性等。由于在蛋白质结构数据库（PDB）中无此蛋白的晶体结构信息，因此以上预测及分析的结构信息，为该蛋白的理论研究和实验设计提供了重要的参考。     

钾离子通道在黄曲霉菌孢子萌发中的作用

黄曲霉毒素严重污染农产品,威胁人畜生命健康,而孢子萌发是黄曲霉菌生存及侵染过程中的决定性事件,从最上游阻断孢子萌发可能是有效控制黄曲霉污染、开发新型抗菌药物的突破口之一。研究发现一定浓度的胞外KCl能够影响黄曲霉孢子的萌发。通过使用K+特异性荧光探针PBFI-AM,发现适合孢子萌发的特定浓度K+能够激发黄曲霉孢子瞬间产生较高的钾离子流,说明K+响应可能是黄曲霉孢子萌发的早期信号。4-AP作为特异性电压门控钾离子通道阻滞剂,能够明显抑制并延迟孢子的萌发。通过生物信息学预测,发现黄曲霉菌KCNA具有钾离子通道选择器序列,具备电压门控钾离子通道的α亚基属性。进一步构建KCNA非洲爪蟾卵母细胞表达体系,用双电极电压钳系统测得KCNA外向型电流,一定程度上证明了KCNA电压门控钾离子通道蛋白质属性,也说明电压门控钾离子通道参与了黄曲霉孢子萌发。     

Evaluation of five essential oils from aromatic plants of Cameroon for controlling food spoilage and mycotoxin producing fungi

Five essential oils (EO) extracted from Cymbopogon citratus, Monodora myristica, Ocimum gratissimum, Thymus vulgaris and Zingiber officinale were investigated for their inhibitory effect against three food spoilage and mycotoxin producing fungi, Fusarium moniliforme, Aspergillus flavus and Aspergillus fumigatus. Five strains of each fungus were tested. The agar dilution technique was used to determine the inhibitory effect of each EO on the radial growth of the fungus, and a dose response was recorded. The EO from O. gratissimum, T. vulgaris and C. citratus were the most effective and prevented conidial germination and the growth of all three fungi on corn meal agar at 800, 1000 and 1200 ppm, respectively. Moderate activity was observed for the EO from Z. officinale between 800 and 2500 ppm, while the EO from M. myristica was less inhibitory. These effects against food spoilage and mycotoxin producing fungi indicated the possible ability of each essential oil as a food preservative. A comparative test on the preservative ability of the EO from O. gratissimum and potassium sorbate against A. flavus at pH 3.0 and 4.5 showed that the EO remained stable at both pH, whereas the efficacy of potassium sorbate was reduced at higher pH. We concluded that the EO from O. gratissimum is a potential food preservative with a pH dependent superiority against potassium sorbate, and these are novel scientific information.     

山茱萸中有益菌的分离和鉴定

将药用植物山茱萸作为有益菌的分离源,以获得常见有害菌的抗性菌,提高山茱萸的利用价值。以马铃薯葡萄糖琼脂和营养琼脂平板分离、纯化其体外真菌和细菌,对获得的菌株进行黑曲霉、黄曲霉和大肠杆菌等有害菌的对峙实验,并对抗性菌进行分子生物学和生理生化的种属鉴定。实验结果表明：从山茱萸中分离纯化28株菌（12株细菌、16株真菌）,其中2株菌对黑曲霉、黄曲霉有一定的抑菌效果,经分子生物学和生理生化实验鉴定,菌株S136是肠杆菌属（Enterobacter sp.）、菌株S138是芽孢杆菌属（Bacillus sp.）的细菌。     

河南烟叶仓储期优势霉菌的分离鉴定及防霉剂的筛选

对来自河南产区仓储烟叶中的主要霉菌进行了分离、鉴定,并测定了防霉剂对优势霉菌的抑制作用.结果表明,河南烟叶样品中霉菌数量以曲霉最多,其次是青霉.山梨酸钾、丙酸钙、双乙酸钠、脱氢醋酸钠、对羟基苯甲酸乙酯和富马酸二甲酯对黄曲霉、黑曲霉和桔青霉这3种优势霉菌均有明显的抑霉作用.     

酿酒酵母抗镉基因CAD1的克隆和分析

目的:克隆CAD1基因,对其结构和功能进行预测,为后期研究利用该基因用于重金属镉的解毒作用及其他有毒物质的抗性研究打下基础。方法:使用PCR技术对酿酒酵母BZL06的CAD1基因序列进行全长克隆,再对其进行染色体定位和亲缘关系分析,使用在线分析工具ExPASy、ProtParam等对其编码蛋白质的一级结构、二级结构、三级结构、结构域和蛋白互作进行预测分析。结果:该CAD1基因位于Ⅳ染色体1318046~1319275;全长1230 bp,可编码409个氨基酸,亲缘关系分析表明该基因与酿酒酵母CEN.PK113-7D菌株CAD1基因(GenBank序列号为EIW11633.1)最为接近,同源性达到99%;编码的蛋白质为在细胞核中进行代谢调控的不稳定的亲水蛋白;存在明显的卷曲螺旋区域,不存在跨膜结构,二级结构预测中发现该蛋白主要存在α-螺旋和随机卷曲,β-转角与延伸链分散分布;预测存在bZIP和PAP1结构域;蛋白互作分析中相关系数0.7以上的蛋白有9个,其中相关系数为0.937的SKN7蛋白是CAD1蛋白。结论:分析结果得出克隆CAD1基因正确,其编码的蛋白结构不稳定,在细胞核中代谢,含有与重金属镉与其他有毒物的过表达中存在抗性的表达紧密相关的结构域bZIP和PAP1,在表达抗性时并与SKN7蛋白功能联系密切。     

高大平房仓稻谷粮层霉菌量与优势霉菌的差异性研究

采用传统培养法对湖南与湖北两省粮库中的稻谷进行研究,对高大平房仓粮仓上中下三层的稻谷霉菌量及优势霉菌进行研究。研究结果表明:湖南省储藏一年稻谷与新入库稻谷中层霉菌数分别为6.4×10~3 CFU/g、1.3×10~3 CFU/g,相比上、下层,中层最多;湖北省储藏一年稻谷下层霉菌数为1.4×10~4 CFU/g,相比上、中层,下层最多,湖北省新入库稻谷上层霉菌数为1.4×10~4 CFU/g,相比中、下层,上层最多。通过传统的菌落培养及菌丝、孢子观察,初步判断上中下三层的优势霉菌,并结合分子生物学的方法对其ITS序列进行分析,通过PCR扩增,将扩增出来的基因序列,在GenBank进行BLAST,最终鉴定优势菌株为黄曲霉、白曲霉、聚多曲霉、内生真菌、黑曲霉。     

虾过敏原Troponin C (Pen m6)的克隆表达、免疫学鉴定及生物信息学分析

目的对斑节对虾(Penaeus monodon)第6组过敏原(Pen m6),肌钙蛋白C(Troponin C)进行克隆表达、免疫学鉴定并研究其生物学意义。方法提取斑节对虾总RNA;根据Gen Bank:HM034316.1设计引物及构建表达载体PET-24a-Pen m6;转化至大肠杆菌BL21(DE3)进行表达;纯化后的重组Pen m6用Western bolt来鉴定免疫学特性;用生物信息学相关工具对Pen m6进行同源性分析,并预测其蛋白质的结构和功能。结果克隆出斑节对虾Pen m6基因开放阅读框453 bp,编码150个氨基酸。重组Pen m6蛋白呈可溶性,分子量约35kDa,能够与斑节对虾过敏患者血清IgE结合。斑节对虾与凡纳滨对虾亲缘关系比较近,其中斑节对虾Pen m6蛋白与凡纳滨对虾Troponin C1(gb|AET36896.1|)同源性为98%。理化性质预测Pen m6蛋白质不稳定。蛋白质结构预测结果显示Pen m6的结构主要以α螺旋组成。T细胞抗原表位预测得到4个肽序列(15~23、35~43、91~99、112~120)。B细胞抗原表位预测得到4个肽序列(7~16、21~30、28~37、58~67)。结论克隆的重组斑节对虾Pen m6蛋白具有良好的免疫原性,为进一步研究斑节对虾过敏原的结构成分及其理化性质奠定理论基础。     

Bacillus amyloliquefaciens KHQH-1的鉴定及其抗菌活性初步研究

为了探寻新的具有防腐保鲜功能的微生物资源,前期从柑橘防腐保鲜研究过程中,分离纯化得到1株具有抗菌活性的细菌。该研究对该菌进行了形态、生化和分子生物学等鉴定,确定该菌株属于芽孢杆菌属,命名为Bacillus amyloliquefaciens KHQH-1。通过NCBI平台BLAST进行序列比对,结合Clustalw和Mega 7.0等软件进行序列分析和构建系统发育树,确立了该菌株在系统发育上的地位。采用点植法和滤纸片法研究了KHQH-1对几种食品中常见霉菌和细菌的拮抗效果,结果表明,KHQH-1对根霉(Rhizopus spp.)、米曲霉(Aspergillus oryzae)有一定抑制效果,对食品中常见霉菌黄曲霉(Aspergillus flavus)、青霉(Penicillium spp.)、绿色木霉(Trichoderma viride)具有较强抑制效果,其抑菌圈大小分别为13.70、9.30和10.87 mm;KHQH-1对食品中常见细菌金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)均有一定抑制作用,其抑菌圈分别为3.20和8.20 mm。这为更进一步探索天然产物防腐保鲜技术和微生物制剂的开发与应用提供了一定的理论与技术参考。     

Effect of gamma-irradiation on aflatoxin B1 production by Aspergillus flavus and chemical composition of three crop seeds

The effect of gamma-irradiation on aflatoxin B1 production by Aspergillus flavus, and the chemical composition of some different crop seeds were investigated. A. flavus infected seeds behaved differently according to their principal constituents. A. flavus caused an increase in protein and decrease in lipids and carbohydrate contents of wheat, soyabean and fababean seeds. Growth of A. flavus and production of aflatoxin B1 was inhibited at a dose level of 5 kGy. A. flavus utilizes carbohydrates of seeds for its growth and aflatoxin production. Crops were arranged, in descending order, according to aflatoxin produced in seeds as wheat > soyabean > fababean. There were no changes in chemical constituents of irradiated seeds, such as protein, lipids, and carbohydrates.     

低钾胁迫下高钾烤烟苗期根系差异表达蛋白分析

为了解高钾烤烟苗期根系在低钾胁迫下的差异表达蛋白及其作用机理,本研究分别提取低钾和正常钾营养液培育的高钾烤烟品系HKDN-5的苗期根系蛋白,酶解后采用液相色谱串联质谱和label-free蛋白定量技术对差异表达蛋白进行鉴定分析。结果表明,与正常钾相比,低钾组共发现681个差异表达蛋白,其中有359个发生下调表达,322个上调表达。差异表达蛋白主要参与脂质代谢、次生代谢、碳水化合物代谢和遗传信息加工等途径。其中,下调蛋白具有翻译后修饰、蛋白质转换、伴侣蛋白相关功能的数量最多,上调蛋白主要为一般功能相关蛋白。差异倍数较大的蛋白主要与代谢和应激反应过程相关。以上结果表明,低钾胁迫产生的差异蛋白主要参与物质代谢及应激反应等相关过程。