SARS冠状病毒全基因组序列初步分析

对已经完成全序列测定的 12个SARS病毒基因组进行了多序列比对 ,发现序列主体部分 2 970 8b具有99 82 %的相同碱基 ,除 2个序列各有 5个和 6个碱基的缺失外 ,其余部分共有 4 2个位点核苷酸碱基的差异 ,其中2 8个位点的碱基差异可引起氨基酸残基改变。利用蛋白质二级结构和跨膜螺旋预测以及蛋白质定位等生物信息学工具 ,分析了这些产生氨基酸改变部位的蛋白质构像 ,推测了可能产生的结构和功能改变 ,为进一步生物学实验提供参考。所有分析结果同时在北京大学生物信息中心抗SARS网站 (antisars.cbi.pku .edu .cn)上发布。

双序列比对基础和应用实例

首先介绍序列比对的分子生物学基础,即核酸序列基本单元核苷酸和蛋白质序列基本单元氨基酸。文中以精心设计的图表列出四种核苷酸和二十种氨基酸的名称、性质和分类。第2节简述序列比对基础,包括相似性和同源性基本概念、整体比对和局部比对、点阵图方法、动态规划和启发式算法、计分矩阵和空位罚分,以及常用软件和分析平台。第3节介绍核酸序列比对中常用计分矩阵DNAfull,蛋白质序列比对中常用计分矩阵BLOSUM62和PAM250。第4-8节则以血红蛋白、多肽毒素、植物转录因子、癌胚抗原和唾液酸酶为例,介绍双序列比对的具体应用。通过这些实例,说明如何选择分析平台和比对程序、如何设置计分矩阵和空位罚分,如何分析比对结果及其生物学意义。文末进行简要总结。

分子生物信息镜象系统和数据库

介绍了欧洲分子生物学网络组织ＥＭＢＮｅｔ中国节点北京大学分子生物信息镜象系统、数据库及其查询系统。

实用生物信息技术课程教学实例

介绍"实用生物信息技术"研究生课程的5个教学实例。以血红蛋白序列和结构为例,介绍常用生物信息技术和分析方法,包括蛋白质和核酸序列相似性比对、蛋白质和核酸序列数据库检索、Blast数据库相似性搜索、分子系统发生树构建,以及蛋白质结构比较分析等。

UniProt蛋白质数据库简介

UniProt(https://www.uniprot.org/)是国际知名蛋白质数据库,主要包括UniProtKB知识库、UniParc归档库和UniRef参考序列集三部分。UniProtKB知识库是UniProt的核心,除蛋白质序列数据外,还包括大量注释信息。UniProtKB知识库分Swiss-Prot和TrEMBL两个子库。Swiss-Prot子库中50多万条序列均由人工审阅和注释,而TrEMBL子库中1.4亿多条序列是由核酸序列数据库EMBL中的蛋白质编码序列翻译所得,并由计算机根据一定规则进行注释。UniParc归档库将存放于不同数据库中的同一个蛋白质归并到一个记录中以避免冗余,并赋予序列唯一性特定标识符。UniRef参考序列集按相似性程度将UniProtKB和UniParc中的序列分为UniRef100、UniRef90和UniRef50三个数据集。UniProt网站为用户提供了高效实用的高级检索系统和大量帮助文档。UniProt数据库每4周发布新版的同时也发布统计报表,用户可通过统计报表了解该数据库的数据量及更新情况、数据类别和物种分布等基本信息,查看常规注释信息、序列特征注释信息和数据库交叉链接等统计数据。UniProt是目前国际上序列数据最完整、注释信息最丰富的非冗余蛋白质序列数据库,自本世纪初创建以来,为生命科学领域提供了宝贵资源。

EMBOSS和EMBnet

笔者撰写的“EMBOSS软件包序列分析程序实例”一文,已经在《生物信息学》期刊2021年第19卷第1期发表。此文介绍欧洲分子生物学开放软件包(European Molecular Biology Open Software Suite,EMBOSS)。EMBOSS是欧洲分子生物学网络组织(European Molecular Biology Network,EMBnet)于上世纪九十年代末启动的以欧洲国家为主的国际合作项目,是生物信息学领域中较早投入使用的大型开源软件包。本文基于笔者亲身经历,回顾EMBOSS项目的来龙去脉,讲述EMBnet三十多年来的发展历程,及其对生物信息开发、服务和教育培训等方面的贡献,从某个侧面为读者特别是年轻读者展示生物信息学发展早期的一段历史。

EMBOSS软件包序列分析程序应用实例

本文介绍欧洲分子生物学开放软件包EMBOSS序列分析程序应用实例。第1节简单介绍EMBOSS软件包的概况和基本用法。第2节介绍格式转换、序列提取、序列变换和序列显示等常用序列处理程序。第3节介绍序列比对程序,包括双序列比对、多序列比对和点阵图程序。第4节介绍常用核酸序列分析程序,可用于核苷酸组分统计、开放读码框分析、CpG岛识别、密码子使用统计和重复序列寻找等。第5节介绍常用蛋白质序列分析程序,包括氨基酸组分统计、序列特征位点识别、二级结构分析等。文中结合教学实例,选择部分常用程序,给出具体运行方式,并扼要说明分析结果的生物学意义。文末对程序运行过程中需要注意的地方加以讨论,并用表格列出部分常用程序的名称和用途,以便读者查阅。

计算机和蛋白质工程

当人们对结构复杂的蛋白质分子进行设计和改造时,计算机技术是重要而有效的工具。

虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅰ-(HWTX-Ⅰ)28肽类似物的化学合成与活性鉴定

虎纹捕鸟蛛毒素-(huwentoxin-,HWTX-)是从我国虎纹捕鸟蛛毒素中分离纯化得到的一种多肽类神经毒素.该多肽分子由33个氨基酸残基组成,含三对二硫键.其一级结构和三级结构均已测定.弄清该毒素的活性部位,是研究其结构功能关系的基础.用固相Fmoc化学合成的方法,合成了虎纹捕鸟蛛-的28肽类似物.该突变体去掉了天然毒素分子N端的Alal和C端的Lys30-Trp31-Lys32-Leu33共5个残基.用氧化还原型谷胱甘肽法完成二硫键配对,并用HPLC进行纯化,所得突变体与天然HWTX-的紫外光谱相似.质谱鉴定确认合成产物正确,分子量为3124,浓度为1×10-5g/ml的突变体能可逆阻断小白鼠膈神经-膈肌的接头传递,阻断时间为60～70min.与天然毒素比较,活性有所下降.结果说明HWTX-的N端、C端残基对其生物活性有一定影响,但不是位于活性中心的重要残基.由结果推测。

酵母基因上游与内含子可能存在的转录协同作用

前期研究表明,酵母高转录基因内含子与低转录基因内含子的序列结构有较大差异,高转录基因内含子中存在一些潜在的正调控位点,而且这些内含子非常靠近基因上游区,有的内含子甚至位于5'-UTR区. 这些结果提示,高转录基因内含子可能参与转录调控,并可能与上游转录调控有协同作用. 为探索内含子与上游区的协同作用,将基因上游序列(翻译起始点上游800 bp或两个相邻基因之间部分)取出,仍使用寡核苷酸频率比较方法,抽提出高转录基因上游区可能的转录正调控元件,这些元件与实验所得结果吻合得较好. 然后定义“寡核苷酸对”,其中一个位于上游区,另一个位于内含子,对“最近距离”在一定范围内(84 bp)的寡核苷酸对进行分析,抽提出匹配基因数显著高于随机匹配数的寡核苷酸对(主要是四核苷酸对和五核苷酸对),分析这些寡核苷酸对的相互作用模式(位置分布及可能的作用因子,如RAP1,ABF1和TAF等),获得了酵母基因上游与内含子之间可能存在的一些转录协同作用模式. 这些结果有助于对基因转录调控机制的认识.

α-淀粉酶抑制剂AAI的核磁共振氢谱谱峰归属及结构分析

α -淀粉酶抑制剂AAI(α -AmylaseInhibitor)是从墨西哥苋属植物Amaranthushypochondriacus种子中提取的由32个氨基酸残基组成的多肽。它能强烈地抑制几种昆虫幼虫的α -淀粉酶活性 ,而不抑制人及哺乳类动物的α -淀粉酶活性。使用核磁共振方法收集了AAI的二维氢谱谱图 ,完成了全部主链和绝大部分侧链质子共振峰的序列归属 ,并利用X -PLOR软件计算出AAI的三维结构。AAI由三股反平行 β-折叠片与三对二硫键组成抑制剂胱氨酸结模体(inhibitorcystine -knotmotif)结构,与来自虎纹捕鸟蛛的神经毒素HWTX -I和凝集素SHL -I及其它来源的多种小分子活性多肽的结构类似 ,但它们的生物活力各不相同 ,表明该模体适用于结构功能关系的比较研究和作为蛋白质工程活力改造的结构骨架 (scaffold)。AAI对昆虫α -淀粉酶具有专一活性 ,可用于通过转基因技术来赋予植物抗虫活性。

北京大学生物信息资源系统 提供数据和软件服务

生物产业发展现状与挑战 21世纪是生命科学的卅纪，人类丛因组计划的实施使我们对于人类自身的研究进入了一个新阶段。在探索遥远的月球、火星、太阳系乃至整个宇宙奥秘的同时，

生物信息资源的应用与二次开发

概述了利用计算机及分子生物学信息资源进行文献检索、序列分析、蛋白质分子结构模建、药物设计等工作的方法。

猪水泡病病毒结构蛋白基因的克隆及其蛋白二级结构和淋巴细胞表位的预测

以免疫信息学和反向疫苗学为理论根据,利用RT-PCR法获得了猪水泡病病毒(SVDV)HK/70株的基因组序列并测序,应用生物信息学相关软件和方法,对SVDV结构蛋白的二级结构的不同方面及其抗原特异性淋巴细胞表位进行了预测,综合评价了SVDV结构蛋白的抗原特异性细胞表位,并计算出一些潜在的抗原位点。结果表明,VP1蛋白含有的细胞优势抗原表位最多,但其他结构蛋白也含有抗原特异性淋巴细胞表位,有的甚至有可能成为优势抗原表位或对优势抗原表位有协同作用。

中华民族基因组多态性数据库的构建(英文)

为配合总体的实验研究构建了中华民族基因组多态性 (GenomicPolymorphismofChineseEthnicGroups ,简称GPCEG)数据库 ,现已初步建成包括民族名称、基本情况介绍、体态特征、基因多态性数据、永生细胞株系、参考文献、国际相关数据库连接等内容的数据库 ,并完成了其可视化浏览及查询系统的建立 ,为建成具有中国特色的国家自有数据库奠定了基础 。

植物转录因子分类、预测和数据库构建

转录因子在植物生长发育和应对胁迫等过程中具有重要调控作用,基因组水平上系统预测植物转录因子是研究其功能和演化的基础。通过深入全面的文献调研,总结了一套完整的植物转录因子家族分类规则,开发了转录因子预测流程,构建了转录因子预测平台。基于该流程,从83种绿色植物中预测到129 288个转录因子,分属58个家族。对预测到的转录因子,从家族和个体两个层次进行了详尽注释,构建了植物转录因子数据库Plant TFDB(http://planttfdb.cbi.pku.edu.cn)。Plant TFDB提供了覆盖绿色植物主要谱系的转录因子,其中大部分为具有重要经济价值的单子叶和双子叶植物,已成为植物转录因子功能和演化研究的重要信息资源和分析平台。

微生物基因组注释系统MGAP

利用生物信息学方法和工具开发了微生物基因组注释系统 (Microbialgenomeannota tionpackage ,MGAP) ,并用于蓝细菌PCC70 0 2的基因组注释。该系统由基因组注释系统和基于Web的用户接口程序两部分组成。基因组注释系统整合多个基因识别、功能预测和序列分析软件 ;以及蛋白质序列数据库、蛋白质资源信息系统和直系同源蛋白质家族数据库等。用户接口程序包括基因组环状图展示、基因和开放读码框在染色体上的分布图 ,以及注释信息检索工具。该系统基于PC微机和Linux操作系统 ,用MySQL作数据库管理系统、用Apache作Web服务器程序 ,用Perl脚本语言编写应用程序接口 ,上述软件均可免费获得。

水稻矮缩病毒基因组数据库的构建

二级数据库的构建是生物信息学新的重要领域。目前部分生物的基因组序列测定完成后 ,正在进行广泛而深入的结构和功能研究 ,使二级数据库的重要性显得日益突出。水稻矮缩病毒是一种在日本、中国和东南亚感染水稻的病原微生物 ,给农业生产造成很大损失。根据国际和国内对水稻矮缩病毒基因组的研究 ,利用已有的基因序列和结构、功能等方面的数据 ,以计算机网络为载体 ,参考国际通用数据库的格式 ,尝试建立一个简洁的、友好的通用性好而且专用性强的二级数据库 :水稻矮缩病毒基因组数据库。希望能够为研究普通水稻矮缩病毒的粒子结构、基因表达调控、致病机理和防治方法提供一个良好的工具 ,为从事水稻矮缩病理论和应用研究的工作者提供方便和帮助 。

基因组数据库简介

本文以北京大学生物信息中心安装的3个国际著名基因组数据库GDB、GenoList和Ensembl为基础,介绍目前常用的基因组数据库,包括这些数据数据库的内容、数据格式、使用方法,以及用于构建上述数据库的数据库管理系统。