贵州白山羊Bmp15和Gdf9基因多态性及其编码蛋白的进化分析(英文)

BMP15和GDF9是转化生长因子β(TGFβ)超家族的成员,对绵羊的繁殖性状有直接的调节作用,从中发现的多个高产突变位点直接提高了排卵数和产羔数。在之前的研究中,作者从贵州白山羊中找到了一个高产突变位点。为了进一步揭示Bmp15和Gdf9基因突变与繁殖性状之间的关系,对贵州白山羊Bmp15和Gdf9基因编码区进行了克隆,以人BMP7的晶体结构为模板构建了贵州白山羊BMP15和GDF9成熟肽的三维模型。贵州白山羊Bmp15和Gdf9基因分别编码394和453个氨基酸的蛋白前体。对BMP15和GDF9成熟肽序列进行分析发现,除了之前确认的BMP15中的FecXB突变(S99I)和GDF9中的V79I突变之外,还从贵州白山羊的BMP15和GDF9成熟肽分别发现7个和3个位点突变。其中,BMP15成熟肽的S32G、N66H、S99I/P99I和G107R突变可能影响二聚体与受体的结合;GDF9成熟肽的P78Q和V79I影响二聚体与I型受体的亲和力,将值得进一步深入研究。对Bmp15和Gdf9基因编码的蛋白前体序列进行聚类分析,结果显示在鱼类到哺乳类的进化过程中,BMP15出现长度逐渐增加的现象,以BMP15成熟肽N端长度增加为主。这种演变可能使BMP15对低排卵哺乳动物繁殖力的控制更为灵敏。该文的研究结果为贵州白山羊Bmp15和Gdf9基因变异与繁殖力的关系提出了合理的解释,并支持这两个因子是贵州白山羊高产性状重要调节因子的观点。

蛋白质定向进化的研究进展

在工业生物催化过程和生物细胞工厂构建方面,蛋白质定向进化被广泛地应用于酶的分子改造.蛋白质定向进化不仅可以针对某一目的蛋白进行改造,还可以改善代谢途径、优化代谢网络、获得期望表型细胞.为了获得更高效的突变效率,快捷、高通量的筛选方法,提高蛋白质定向进化的效果,研究者不断开发蛋白质体内、体外进化方法,取得了新的进展和应用.本文介绍了最近发展的蛋白质定向进化技术的原理、方法及特点,总结了突变文库的筛选方法和蛋白质定向进化的最新应用,最后讨论了蛋白质定向进化存在的挑战和未来发展方向.

进化免疫球蛋白结合分子LD5的原核表达、纯化及结合活性

目的对新型进化免疫球蛋白(Ig)结合分子LD5进行原核表达和纯化,并鉴定其结合活性。方法将LD5基因片段克隆入原核表达载体pET32a(+),转化大肠杆菌后,IPTG诱导表达。以8mol/L尿素裂解菌体后,上清经Ni2+-NTA柱纯化,并对纯化蛋白进行SDS-PAGE及Western blot分析。以ELISA和Dot blot对LD5蛋白结合IgG、IgM活性进行鉴定。结果LD5分子在大肠杆菌中获得成功表达,表达的融合蛋白相对分子质量为59000。Western blot表明纯化的LD5蛋白能特异结合IgG。ELISA结果显示,LD5在结合IgM上较SpA具有明显的优势。结论LD5分子在大肠杆菌中已成功表达,纯化的LD5蛋白保留了天然Ig结合分子的结合活性。

氨基酸间的距离与蛋白质进化的随机模型

用遗传密码词典中61个密码作为链的状态,提出了一个氨基酸替代的马氏链模型。将20种氨基酸间首次通过时间作为突变距离与 Grantham(1974)的氨基酸间理化距离以及Dayhoff(1978)的相对替代概率做相关分析。结果表明,替代概率与理化距离的相关大大高于与突变距离间的相关,说明蛋白质进化过程中,是自然选择而非突变起着决定性作用。

蛋白质定向进化技术的进展及其在酶制剂改造中的应用

综述了几种建立突变库的新方法 ,并介绍了定向进化在酶制剂改造中的具体应用。

用于蛋白质体外分子进化研究的DNA随机突变技术

蛋白质体外分子进化是模拟自然的进化过程，利用基因随机突变和定向筛选（选择）技术，以获得具有预期新功能的突变体分子。虽然体外进化近几年才产生，但已成为医药和工业领域中筛选具有特殊催化性质的酶的最重要的方法之一。ＤＮＡ随机突变技术是蛋白质体外分子进化研究的基础，本文将对几种最重要的突变方法：倾向错误的ＰＣＲ、ＤＮＡ重排、模板交错延伸反应和随机延伸突变的原理和应用等加以介绍。

蛋白质定向进化及其在微生物代谢调控中的应用

蛋白质定向进化是非理性改造蛋白质的一种有效方法。利用蛋白质定向进化技术可以改变代谢流,扩展或构建新的代谢途径,弱化或消除不必要或有害的代谢途径,从而达到提高某种代谢产物产率或降解有害物质的目的。蛋白质定向进化技术在代谢调控中的应用有效拓宽了代谢工程的应用范围。本文介绍了主要的蛋白质定向进化技术如易错PCR技术、DNA改组技术、交错延伸技术和临时模板随机嵌合技术等,评述了蛋白质定向进化技术对微生物细胞代谢中的关键蛋白进行定向改造,从而改善其代谢能力,调控微生物代谢等的应用。

链霉亲和素及其亲和系统的蛋白质进化

链霉亲和素/生物素(Streptavidin/Biotin)体系作为目前已知的最高亲和力作用体系,已在生物学研究中获得广泛应用。本文针对Streptavidin/Biotin和Strep-Tactin/Strep-tag两个相关系统的演化,分别从链霉亲和素蛋白的结构改造、亲和肽标签优化等方面进行了较为详细的归纳。通过对链霉亲和素蛋白各种突变体的优缺点的比较,有助于实际应用中选择合适的Streptavidin突变体。本文通过对链霉亲和素蛋白质进化的综述,可帮助更准确地理解市场上各种链霉亲和素蛋白的功能和用途,并为深入研究链霉亲和素蛋白的进化提供参考。

蛋白质定向进化的研究技术及应用

蛋白质定向进化是在人类改造蛋白质的过程中产生的。蛋白质定向进化通常分三步进 行,即随机诱变、体外重组和筛选。每一步都有多种研究技术。蛋白质定向进化大大加速了人类 改造蛋白质的步伐,在实际应用研究和基础理论研究中都具有重要意义。

脊椎动物FGFs受体蛋白的进化分析

目的:探讨14种脊椎动物中成纤维细胞生长因子家族(fibroblast growth factors,FGFs)的特异性受体家族成纤维细胞生长因子受体(fibroblast growth factor receptors,FGFRs)蛋白的分子进化模型,并对其蛋白质结构和功能进行初步的分析。方法:基于最大似然法,综合运用NCBI、Inter Pro等在线生物信息数据库和Linux生物信息分析平台,对14种处于不同进化地位的脊椎动物的FGFRs进行系统进化分析。结果:构建了14种脊椎动物FGFR1、FGFR2、FGFR3、FGFR4的系统进化树,分析了氨基酸含量分布模式、蛋白序列平均疏水值和保守蛋白序列的结构域分布模式。结论:14种脊椎动物FGFRs的系统进化分歧跟各个物种的种属进化基本相适应,但又有其个性化的特征,它们的分子和物理特点体现了结构与功能相适应的普遍原则。

遗传密码扩充技术在蛋白质研究中的应用进展

生命科学发展需要获得进化的蛋白质来满足科学研究的需要,在蛋白质中引入非天然氨基酸从而赋予其更多的功能成为蛋白质进化的一个重要手段。一项遗传密码扩充技术很好的实现了在体内定点引入非天然氨基酸,这项技术的关键是获得一对正交的氨酰tRNA合成酶/tRNA分子对,利用其高特异性反应将非天然氨基酸定点引入蛋白质分子中。迄今为止,几十种非天然氨基酸通过此方法被中引入到蛋白质中,从而打开了蛋白质研究的新天地。本文介绍了这项技术的基本原理,并对其在蛋白质修饰、结构和功能研究、以及在药用蛋白中的应用进展进行了综述。

DNA分子进化研究进展

分子进化和重组技术在蛋白质体外进化工程中占据着越来越重要的地位,它可以对单一基因、质粒、代谢途径、部分甚至整个基因组进行改造,从而在较短时间内获得漫长自然进化过程无法得到的具有特定性质的基因、蛋白质甚至物种。文章通过综合概括各种DNA分子进化技术的原理、特点,并介绍这些技术的应用研究进展以及最新研究方向,促进其在提高酶活性、蛋白质产量和改善蛋白质(酶)的性能等方面广泛应用。

生命起源的现代探讨──基于磷酰化氨基酸的核酸和蛋白质共起源学说评述

先有核酸还是先有蛋白质，是当前生命起源研究中的难题。本文在讨论现代生物学和物理学对生命本质的认识后，评介了中国学者提出的一个基于N－磷酰化氨基酸自组装的蛋白质和核酸共进化的模型。在有核畜存在时；磷酸化氨基酸自组装提供了一个能把蛋白质合成和核酸合成偶联起来的最小的分子模型。同其他生命起源学说相比，这一模型更符合生命的基本特征（自复制、生长、变异和进化），以及Eigen“超循环论”的自组织和进化的理论框架。

基于JAK/STAT信号通路探讨PRELID1表达在胃癌恶性生物学行为中的作用

目的探讨相关进化和淋巴兴趣域蛋白1(PRELID1)在胃癌组织中的表达及对预后的影响,并分析其影响胃癌细胞增殖和侵袭能力的机制。方法利用TCGA数据库和111例胃癌患者的临床数据分析PRELID1在胃癌组织中的表达,并分析PRELID1表达与临床病理特征的关系及对预后的影响。生物信息学技术预测PRELID1的生物学功能,并进一步采用体外和体内实验验证。体外实验检测慢病毒调控胃癌细胞系(MGC803)中PRELID1的表达,并观察其对胃癌细胞增殖、迁移和侵袭的影响。利用裸鼠皮下成瘤体内实验观察PRELID1表达对胃癌组织生长的影响。结果PRELID1在胃癌组织中的表达显著高于癌旁组织(P<0.001)且与Ki67增殖指数呈正相关(P<0.001)。Cox回归模型分析显示,PRELID1高表达是影响胃癌患者根治术后5年生存率的独立危险因素(HR=2.336;95%CI=1.354~4.029)。基因富集结果显示,PRELID1的功能与细胞增殖和JAK/STAT信号有关。CCK-8和Transwell实验发现上调PRELID1表达可促进胃癌细胞的增殖(P=0.016)、迁移(P=0.016)和侵袭(P=0.025),下调其表达则抑制胃癌细胞的增殖(P=0.026)、迁移(P=0.048)和侵袭(P=0.029);裸鼠皮下成瘤实验发现上调PRELID1表达可促进胃癌组织的生长(P=0.047),下调其表达结果相反(P=0.005)。Western blot法检测结果显示,上调PRELID1表达可促进胃癌细胞和胃癌组织中JAK和STAT蛋白的表达(P均<0.05),下调则抑制(P均<0.05)。结论PRELID1在胃癌组织中呈高表达且与预后不良相关,其可能通过上调JAK/STAT信号调控胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭。

DNA改组技术发展与应用

DNA改组技术是目前蛋白质、酶和单克隆抗体等体外定向进化的高效方法。综述了DNA改组技术的发展及其应用 ,在提高酶活性、蛋白质产量和改善蛋白质 (酶 )的性能等方面具有广泛的应用前景。

核糖体展示研究进展

核糖体展示是一种无细胞系统,可以从文库中筛选蛋白质和多肽。翻译的蛋白质及其mRNA同时结合在核糖体上形成mRNA-核糖体-蛋白质三聚体,通过配体亲和分离得到功能性蛋白及其编码的mRNA,转换成对应的DNA后进行相关蛋白的表达,可用于抗体及蛋白质文库选择、蛋白质体外改造等,而且其可以展示较大的文库而不受细菌转化的限制,可对毒蛋白、蛋白酶敏感和不稳定的蛋白质进行筛选,也可在特定位点进行氨基酸修饰。就核糖体展示技术的研究进展及其在蛋白质进化和筛选方面的应用进行综述。

黑曲霉葡萄糖氧化酶高产基因工程菌研究进展

葡萄糖氧化酶能够催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸-δ-内酯,具有广泛的应用领域。黑曲霉是传统的产葡萄糖氧化酶工业菌种,经过几十年的工业应用,产酶水平已经达到极限。目前应用于表达葡萄糖氧化酶的表达系统主要有黑曲霉、酿酒酵母和巴斯德毕赤酵母。近些年来蛋白质定向进化手段开始应用于葡萄糖氧化酶的分子改造,有望使黑曲霉葡萄糖氧化酶的工业化产量得到进一步的提高。介绍葡萄糖氧化酶高产基因工程菌研究进展。

丝组二肽--现代蛋白酶分子进化过程中的原始雏形

系统阐述了我们实验室近十五年来对丝组二肽的生物活性的研究.丝组二肽是目前报道的具有多种切割活性的最小活性肽,它不仅能够切割DNA,而且可以切割蛋白质及羧酸酯.丝组二肽是迷你的磷酸酯酶和蛋白水解酶,是现代蛋白酶分子进化过程中的原始雏形.

生物分子工程面临的挑战及我国现状——生物分子工程领域的研究进展

生物分子工程是科学研究和生产中一个崭新的领域 ,其主要任务是发现和生产有价值的生物分子 ,随着对生物分子在细胞内作用认识的深化 ,生物分子工程必将有重大的进展 ,这一进展又会进一步推动生物分子工程在医药、工业、农业和环保等领域更加广泛的应用。DNA改组 (DNAshuffling)做为一种实用的分子进化技术自诞生之日起就受到了广泛的关注 ,它在生物分子工程中起着关键的作用。

ProSAR驱动的蛋白质定向进化技术

改进蛋白质序列空间检索策略是未来蛋白质工程研究的一个关键。本文介绍了一种被称为蛋白质序列-活性相关性(ProSAR)驱动的蛋白质定向进化策略的原理、机器学习算法及应用,为提高蛋白质定向进化效率和解决酶学性质的多维优化问题提供了办法和思路。