蓖麻WRKY基因的电子克隆及其生物信息学分析

利用电子克隆技术从蓖麻EST库中发现了一个新的蓖麻WRKY基因。生物信息学分析表明,该基因编码一个由348个氨基酸组成的、相对分子质量为37.8kDa的蛋白,具有一个由60个氨基酸组成的WRKY结构域(164～224),定位于细胞核。序列分析表明,该蛋白可能具有转录、转录调控、信号转导、胁迫应答等功能。

长穗偃麦草 ThPLA 基因的电子克隆和生物信息学分析

本研究基于长穗偃麦草高通量测序信息,利用电子克隆方法获得长穗偃麦草磷脂酶基因(ThPLA),结合生物信息学分析方法,从氨基酸理化性质、保守结构域、高级结构、亲水性/疏水性、跨膜结构域、同源性分析及功能表达等方面对该基因gDNA和编码蛋白进行了预测和分析。结果表明,ThPLA基因全长1620 bp,编码539个氨基酸;与粗山羊草、野生二粒小麦、水稻和玉米的PLA蛋白亲缘关系最近;亚细胞定位和GO term预测ThPLA蛋白质位于叶绿体;综合基因表达预测和转录组数据结果,该基因可能在植物根部对盐胁迫做出响应。

赤桉EcWRKY50转录因子基因的电子克隆及生物信息学分析

WRKY转录因子参与植物生长发育、抗病虫、耐逆境等众多过程,并在其中起重要作用。为了研究WRKY在赤桉中的结构和功能,本研究利用电子克隆的方法克隆了赤桉与AtWRKY50高度同源的一个WRKY基因EcWRKY50,并利用生物信息学方法对该基因编码蛋白的氨基酸组成,理化性质,亚细胞定位和高级结构等方面进行预测和分析。结果表明,EcWRKY50基因全长为585 bp,包含一个480 bp的开放阅读框,编码159个氨基酸,该基因蛋白分子量为18.187KD,理论等电点为5.45。该蛋白含有一个WRKYGKK的保守结构域和C2H2结构域,属于GroupⅡc成员,很可能在细胞质中起转录和转录调控的作用;并对该蛋白进行了同源性分析。这些研究为该基因功能的进一步分析奠定了坚实的基础。

纹枯病菌诱导水稻表达的WRKY基因克隆及分析

[目的]克隆纹枯病菌诱导的水稻上调表达基因。[方法]对应用抑制差减杂交技术(SSH)获得的纹枯病菌诱导水稻表达的EST序列K16进行电子克隆,根据电子克隆产物设计引物进行RT-PCR、克隆测序,利用生物信息学技术对克隆产物进行功能预测。[结果]克隆出一个长度为1079bp的序列,结构功能分析显示该基因编码236个氨基酸的蛋白,存在多个功能位点,含有2个典型的WRKY结构域和1个C2H2锌指型结构,该基因与水稻WRKY8、WRKY24和WRKY30基因有较高的同源性。[结论]经电子克隆获得的纹枯病菌诱导表达的基因为典型的WRKY家族基因,该基因可能在水稻抗纹枯病中起重要作用。

水稻功能基因的电子克隆策略

电子克隆是随着基因组计划和 EST计划实施发展起来的 ,利用生物信息学手段进行基因克隆的新方法。已经公布的水稻基因组序列框架图 ,使得水稻的电子克隆路线得以实施。介绍了水稻电子克隆的基本原另、应用实例、相关的生物信息资源。

电子克隆技术及其在植物基因工程中的应用

电子克隆是随着基因组计划和EST计划的实施而发展起来的,是利用生物信息学手段进行基因克隆的新方法。它具有投入低、速度快、技术要求低和针对性强等优点。因此,电子克隆技术必将成为植物基因工程中获得新基因的重要手段。阐述了电子克隆应用所依据的数据库与生物信息资源,介绍了利用电子克隆获得功能基因的方法,及其在植物基因工程中的应用现状与前景。

人类新基因C17orf32的电子克隆和编码区序列RT-PCR验证

利用生物信息学与实验验证的技术路线 ,成功地克隆了人类新基因C17orf32的cDNA (GenBank登记号 :AY0 74 90 7和TPA :BK0 0 0 2 6 0 ) ,发现C17orf32的完整开放阅读框架 (ORF ,31～ 6 5 7bp)cDNA (6 2 7bp)与人类假定基因LOC12 4 919ORF (2 5～ 80 7bp)的 2 5～ 6 5 1位只有一个碱基不同 .经RT PCR验证并cDNA测序、人类表达序列标签 (EST)数据库的BLAST检索和基因组成规律分析三方面的结果 ,均支持C17orf32的序列 ,而不支持LOC12 4 919的编码序列 .C17orf32基因组序列全长 4 6 10kb ,含有 6个外显子和 5个内含子 ,cDNA序列全长 16 79bp ,ORF横跨全部 6个外显子 .该基因ORF翻译起始处符合Kozak规则 ,ORF起始码上游同一相位有终止码 ,ORF后有 2个加尾信号和PolyA尾 .C17orf32基因的成功克隆表明 ,NCBIGENOMEAnnotationProject在 2 0 0 1年 12月预测的人类假定蛋白XP- 0 5 886 5编码基因LOC12 4 919的模式参考序列XM- 0 5 886 5中存在偏差 ,即在C17orf32基因cDNA的 4 0 6与 4 0 7位碱基之间错误插入一个碱基G ,从而导致在插入位点后 ,ORF编码 12 5位氨基酸以后蛋白质序列的改变 ,出现 2 6 0个氨基酸的多肽 .因此 ,应慎重看待计算机注释的人类基因组编码序列 .

蜜蜂(Apis mellifera)腺苷酸转移载体基因cDNA的电子克隆

以果蝇腺苷酸转移载体基因cDNA序列为信息探针,对蜜蜂EST数据库进行同源检索筛选,克隆了蜜蜂腺苷酸转移载体基因(Am ant)的cDNA序列(GenBank登记号为AY332626),该基因全长1 251bp。经RT-PCR克隆、序列分析验证,结果表明与电子克隆序列完全一致;该基因具有完整的开放阅读框架(ORF),编码蛋白为300个氨基酸,通过对人、果蝇、家蚕及烟草天蛾的腺苷酸转移载体蛋白序列比较,发现该基因具有高度的保守性;说明根据物种间同源基因序列,进行跨物种EST数据库的同源检索筛选、拼接,是基因克隆的一条有效途径。

运用基因组和EST数据库进行电子克隆分离杨树功能基因的策略

杨树是重要的造林绿化树种,也是主要的工业用材树种,还是高大林木的模式树种。进行杨树功能基因的挖掘、克隆和功能的研究,是当前杨树基因组学的首要任务之一,不仅可为杨树品种改良和基因资源的有效利用奠定基础,而且对探讨林木的生理及遗传特性分子机制也具有重要的理论意义。电子克隆是近年来伴随着基因组计划和EST计划发展起来的基因克隆新方法,具有成本低、速度快、技术要求低和针对性强等优点。丰富的杨树EST数据和公布的杨树基因组序列框架图,使得利用电子克隆技术开展杨树功能基因的分离和鉴定已经成为可能。本文阐述了电子克隆分离杨树功能基因的基本方法、相关的生物信息资源,并讨论了电子克隆技术存在的问题和未来发展。

猪TDRP1基因的电子克隆及生物信息学分析

利用生物信息学和比较基因组学方法,对猪TDRP1基因的结构、表达及功能进行分析,结果表明:(1)电子克隆获得猪TDRP1基因cDNA部分序列共776bp,包括119bp的5′UTR、561bp的编码区和96bp的3′UTR,共编码合成187个氨基酸多肽;(2)猪TDRP1基因CDS序列与人、小鼠和大鼠的同源性分别为85%、76.1%、77.1%.编码合成的猪TDRP1蛋白与人、小鼠、大鼠之间的同源性分别为82.5%、71.1%和70.1%;(3)猪TDRP1蛋白的相对分子质量为20489.8,不含信号肽,为1个可溶性蛋白,同时也是1个非分泌性蛋白,存在4个二级结构区段;(4)基于cDNA及EST数据库的检索显示,猪TDRP1基因至少在卵巢和甲状腺等组织中表达.

应用EST和电子克隆策略研究血吸虫表达基因谱

目的开展血吸虫表达基因谱的研究,寻找新的疫苗候选分子和药物靶标。方法应用表达序列标签(EST)和电子克隆策略。结果获得了552个EST序列和487个电子延伸序列,其中104个EST序列在延伸前未表现同源性,而延伸后表现出有意义的同源性;获得了日本血吸虫基因表达谱的信息以及发现了有潜在药物和疫苗价值的新基因序列。结论本研究为日本血吸虫基因表达谱的研究提供更有效的研究思路。

猪LBP基因电子克隆及生物信息学分析

利用电子克隆技术,以人脂多糖结合蛋白(LBP)基因(NM_004139)为种子序列,克隆猪LBP基因。结果表明:所克隆的LBP基因开放阅读框长为1 446bp,编码481个氨基酸。推导其氨基酸序列与人、小鼠、大鼠、牛、狗的相似性分别为74.2%、64.8%、63.2%、77.1%和74.6%。进化树分析显示,猪与牛LBP基因进化距离最近,与大鼠最远。生物信息学分析表明,所克隆的猪LBP蛋白分子大小为53.036 7ku,理论等电点为6.43;亚细胞定位预测猪LBP属于分泌蛋白,主要在线粒体(44.4%)和高尔基体(22.2%)中表达;N端存在信号肽,且在25～26位氨基酸可能存在裂解位点。N端的疏水性较强,且位于信号肽处,最大疏水性值为2.478,最大亲水性值为1.956;由胞外区(1～6位氨基酸)、跨膜区(7～29位氨基酸)和胞内区(30～481位氨基酸)3个部分组成的膜蛋白,有9个Ser、8个Thr和2个Tyr,可能成为蛋白激酶磷酸化的位点;LBP膜外区蛋白由多个α螺旋,膜内区由多个β折叠构成,α螺旋和β折叠平行交替排列,构成一个弯曲螺旋状结构;在33～256和271～474位氨基酸残基之间分别有1个BPI1和BPI2的保守结构域。

人和大鼠自噬相关新基因WIPI-3的电子克隆和序列分析

目的:人和大鼠WIPI-3基因的电子克隆和序列分析。方法:综合运用基因电子拼接和比较基因组分析等生物信息学手段进行新基因的电子克隆和注释。通过拼接CR593190、NM_019613和BC000974 cDNA序列获得人WIPI-3 cDNA全长序列,通过拼接EST序列CB727439、CB737031、BF557312、BG663387和预测的CDS获得大鼠WIPI3基因的cDNA序列。结果:成功克隆了人和大鼠自噬相关新基因WIPI-3的cDNA,上述两个新基因序列均得到了人类基因组序列和EST序列的双重支持,另外经RT-PCR验证电子克隆的基因序列也是正确的,而且序列均已被GenBank收录,其编号分别为:AM182326和NM_001039587。其中,人WIPI-3基因修正了目前基因库中注释的WIPI-3序列,而大鼠基因则是国际上首次克隆,并被确定为参考序列。结论:基因电子拼接结合种属同源基因比较分析,可大大提高电子克隆的精确性,这种方法可有效用于新基因的克隆和注释。

大豆吡哆醇生物合成蛋白基因(PDX)的电子克隆和进化分析

电子克隆（In silicocloning）是随着基因组计划和EST计划实施而发展起来的利用生物信息学手段进行基因克隆的新方法。根据物种间同源基因相对保守的特点,以拟南芥（Arabidopsis thaliana）吡哆醇生物合成蛋白cDNA序列为信息探针,对大豆（Glycine max）EST数据库进行同源搜索和序列拼接,获得了1 280 bp长的大豆吡哆醇生物合成蛋白的基因序列（GenBank登陆号为DQ139265）。经过RT-PCR扩增、基因组PCR扩增、分子克隆和序列分析验证,结果表明与电子克隆序列完全一致。该基因具有完整的开放阅读框架（ORF,20~955 bp）,编码311个氨基酸。通过与水稻、日本百脉根、烟草、截形苜蓿等物种的吡哆醇生物合成蛋白序列比对,发现该基因具有高度的保守性。表明根据物种间同源基因序列,对跨物种间EST数据库进行同源检索、筛选、拼接,是克隆基因的有效途径。

森林草莓精氨酸脱羧酶基因的电子克隆与序列分析

从森林草莓中分离精氨酸脱羧酶基因(FvADC),分析其表达模式、序列特征和进化关系。采用电子克隆结合RT-PCR分离FvADC;半定量RT-PCR检测其在盐、热、冷胁迫下的表达情况;生物信息学分析FvADC的结构与进化。结果获得FvADCcDNA全长,包括2 154 bp的编码区,RT-PCR验证编码区序列与电子克隆序列一致;FvADC基因编码的精氨酸脱羧酶与桃、苹果和海棠的同源性分别达87%、84%和83%,含信号肽,具有2个保守的氨基酸结构域:ADC家族2磷酸吡哆醛结合位点和ADC家族2标记2序列;进化分析表明森林草莓精氨酸脱羧酶与苹果、桃精氨酸脱羧酶关系最近;半定量RT-PCR证实FvADC在盐、热、冷胁迫下诱导表达。以上结果说明电子克隆能用于草莓基因的分离,而FvADC可作为逆境候选基因用于草莓遗传改良。

陆地棉GhNIP5.1基因的电子克隆及生物信息学分析

水通道蛋白（Aquaporin，AQP）是古老的通道蛋白MIP（Membrane intrinsic protein）家族成员之一，是广泛存在于动植物和微生物中，负责转运水分子和某些小分子物质的一类膜嵌入式蛋白。1992年，第一个植物水通道蛋白从拟南芥中分离获得，由于其定位在液泡膜，因此被命名为液泡膜内在蛋白（TIP）。

辣椒GH3基因的电子克隆与生物信息学分析

利用电子克隆技术获得1个辣椒GH3同源基因的cDNA序列,采用生物信息学方法,对该基因所编码的氨基酸从理化性质、分子进化、跨膜结构域、高级结构等多角度进行分析。结果表明,该基因cDNA全长2 140 bp,其开放阅读框为1 791 bp,编码595个氨基酸。编码蛋白含32个磷酸化位点,无信号肽,无跨膜区域,是定位在叶绿体上的亲水性蛋白。通过氨基酸序列比对发现,辣椒GH3蛋白与拟南芥、大豆、烟草、番茄等植物中的GH3蛋白同源性较高。为该基因的基因功能研究提供了理论依据。

菊花rbcL基因电子克隆及生物信息学、适应性进化分析

目的:利用电子克隆技术获得菊花叶绿体中编码核酮糖-1,5-二磷酸羧化氧化酶大亚基rbcL基因,并对该电子克隆的菊花rbcL基因序列、编码氨基酸的特性及适应性进化进行分析。方法:根据相关文献,利用电子克隆方法克隆出菊花rbcL完整基因序列,对其进行生物信息学分析、结构建模和评价。结果:通过电子克隆获得菊花rbcL基因完整的开放阅读框序列,该系列长1 452bp,编码氨基酸483个。在预测电子克隆菊花rbcL基因编码蛋白的二级结构中,主要有α螺旋19个,β折叠18个。通过适应性进化分析找到7个氨基酸正选择位点(228S,255V,279T,309M,328S,439T,449T)。结论:电子克隆获得菊花rbcL基因的完整序列为以后实验研究提供一定的参考数据,对所编码的蛋白质适应性研究有利于探究对菊科植物适应环境的机制。

猪繁殖候选基因ERK2的电子克隆与生物信息学分析

利用生物信息学和比较基因组学方法对猪细胞外信号调节激酶2(Extracellular signal-regulated kinase 2,ERK2)基因的结构、表达和功能进行了分析,结果表明:(1)电子克隆获得的猪ERK2基因cDNA全长1 803 bp,包括1 080bp的编码区和200 bp 5'UTR、523 bp 3'UTR,编码合成359个氨基酸的多肽;(2)猪ERK2基因CDS序列与人、小鼠和大鼠的同源性分别为94.6%、91.6%和91.3%,编码合成的猪ERK2与人、小鼠和大鼠之间的同源性也高达99.4%、98.9%和98.9%;(3)猪ERK2蛋白的相对分子质量为41 303.69 Da,不含信号肽,具有ATP结合位点、MAP激酶保守位点和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性位点等结构域;(4)基于cDNA及EST数据库的检索显示,猪ERK2基因在卵巢、睾丸、肾上腺、眼、肺、淋巴、关节囊、副乳、未成熟的树突状细胞和脂肪细胞等组织和细胞中表达。

蒙古羊卵巢组织差异表达基因ADAMTS1的电子克隆及RT-PCR验证

在单、双羔蒙古羊卵巢组织抑制性消减杂交的基础上,以其差异表达片段ADAMTS1基因序列为种子序列,采用GenBank的BLAST检索系统首先对蒙古羊的ADAMTS1基因序列片段进行了电子延伸,其次在获得蒙古羊AD-AMTS1基因的cDNA全序列后设计引物,采用RT-PCR方法进一步克隆了蒙古羊ADAMTS1基因。结果显示,试验所得序列与电子延伸序列的同源性为99.4%,序列长为2 420 bp包括836 bp 3'UTR区域和1 578 bp的完整开放读码框,共编码525个氨基酸。Blastn比对发现蒙古羊ADAMTS1基因序列与牛、猪和人的同源性分别为94%,87%,82%;对氨基酸序列进行blastp比对发现与牛、猪和人的同源性分别为91%,90%,87%。采用SMART程序预测其结构功能域发现蒙古羊ADAMTS1蛋白质有4个结构功能域:1个富半胱氨酸结构域和3个血小板反应蛋白。