猪圆环病毒2型(PCV2)ORF1基因的系统发育分析和选择压力分析

本研究利用脚本语言编写一系列程序流程,成功对猪圆环病毒2型(PCV2)ORF1的Genbank数据进行快速整理和信息挖掘。同时,引入MUSCLE、MrBayes和PAML等生物信息学工具对经过整理的PCV2 ORF1的Genbank数据进行深度的分析,快速进行序列比对并获得了高解析度的BMCMC系统发育树,再以该BMCMC系统发育树为基础数据进行基因选择压力的分析。结果表明,中国的猪圆环病毒2型(PCV2)ORF1可分为三群,其中两群可能存在明显的祖先,另一群则可能经过多次从不同地方传入中国。另外,应用位点模型和分支位点模型(以不同的选择压力模型将不同群各设为背景)对PCV2 ORF1进行分析,没有发现各个分支上有明显处于正选择压力下的位点,PCV2的ORF1基因在进化上相当保守,所有位点的dN/dS值均小于等于1(P>95%),提示该基因没有处于明显的选择压力之下,所有位点的突变均为中性选择位点或净化选择位点。该结果首次从选择压力分析的角度说明ORF1基因为功能保守的基因,为以后筛选PCV2毒株制备抗ORF1蛋白的单克隆抗体提供了理论依据。

三白草AP1基因的表达和进化选择压力分析

为了探究选择压力对三白草AP1基因进化的影响,本研究在已克隆三白草AP1基因的基础上,对AP1a和AP1b两个同源基因做RT-PCR分析,并对AP1a和AP1b 2个同源基因和29个AP1同源基因做多序列比对,通过生物信息学软件包PAML 4.9中的codeml程序对三白草AP1基因和29个供试物种的AP1基因的CDS序列进行了进化选择压力分析。结果显示,AP1a和AP1b基因在花中的表达明显高于叶;所有的31个CDS序列的选择压力测度参数ω均小于1,表明AP1基因所承受的选择压力总体趋势为纯化选择。而多序列比对结果表明AP1基因在不同品种植物间有所保守,但在同一个物种中AP1基因又存在着分化。

地盘松转录组密码子偏好性分析和直系同源基因鉴定

地盘松是云南松的一个灌木状变种,其生长习性与常见的松属植物有着显著的区别。本研究旨在探究地盘松的遗传联系和遗传规律,通过对地盘松转录组进行密码子偏好性分析、直系同源基因鉴定和选择压力分析,深入了解地盘松的演化和适应策略。密码子偏好性分析揭示了地盘松基因信息翻译过程中的重要规律,而直系同源基因鉴定为研究地盘松的遗传特征和进化历程提供了重要信息。结果表明,地盘松、马尾松和油松在CDS密码子第二位和第三位偏好A/T碱基,且在第三位碱基使用上具有偏向性,其中T和G的使用频率较高。不同松树种类在密码子的使用上存在一定差异,但整体展现出类似的趋势。通过直系同源基因鉴定发现,地盘松蛋白质组中存在多拷贝基因,并且部分基因可能受到正选择压力的影响,如生长素合成、响应和转运等基因。

一株H1N1亚型猪流感病毒全基因组特征分析

旨在了解吉林地区猪流感病毒(swine influenza virus,SIV)的流行情况并探究其分子生物学特征,本研究采集吉林某猪场疑似SIV感染猪的鼻拭子样品接种鸡胚分离病毒并对该分离株进行全基因组扩增、遗传进化分析、功能性氨基酸位点分析及选择压力分析。结果显示:病毒分离鉴定表明,分离株为H1N1亚型SIV,遗传进化分析显示,分离株全基因组的8个基因节段均属于经典猪流感病毒谱系,未出现流感病毒不同基因型之间的基因重排。功能性氨基酸位点分析显示,毒株出现SIV致病性、毒力及复制能力增强的相关位点突变,NA基因具有神经氨酸酶抑制剂耐药性相关位点突变。选择压力分析显示,SIV HA和NA基因在吉林省的自主变异进化明显,NA的突变率高于HA。本研究获得的H1N1亚型SIV分离株全基因组序列分析结果对SIV流行病学调查及后续疫苗研发具有一定意义。

鸡IFITM3基因编码区克隆及生物信息学分析

为探究鸡IFITM(Interferon-Induced Transmembrane,IFITM)3基因SNPs(Single Nucleotide Polym orphisms,SNPs)位点的多态性,挖掘其潜在的功能性位点,本研究对鸡IFITM3基因编码区进行克隆,结合多种生物信息学方法对蛋白nsSNPs(nonsense-SNPs, nsSNPs)位点及基因的选择压力进行综合分析。结果显示:本研究克隆了IFITM3基因编码区,为414 bp,共编码137个氨基酸;该蛋白质为稳定的、非分泌型、疏水性小分子跨膜蛋白,并具有磷酸化、糖基化、棕榈酰化修饰位点。本研究发现5个SNP,其中SNP1在测序鸡种中已经固定,不具有多态性;其余4个SNP的多态性在测序鸡种的群体中存在差异,且都属于中性位点。分析发现:鸡IFITM3基因存在2个nsSNPs位点,其中V103I突变对蛋白的影响程度低,是非保守性的中性位点。H126P突变可能改变位点的氢键数目降低蛋白的分子间作用力,影响蛋白空间结构的稳定性。IFITM3编码区序列十分保守,在禽类的选择压力分析中,只检测到120V位点。综上所述,H126P位点可作为优良鸡种免疫分子选育的潜在功能性位点。

14种帘蛤科贝类线粒体基因组特征与系统进化分析

利用从genbank数据库摘录了帘蛤科Veneridae的14种贝类的线粒体基因组全序列,分析其特征,并研究帘蛤科贝类分子系统进化关系。结果显示,A+T碱基含量高于G+C碱基含量,线粒体基因组表现出明显的碱基偏倚现象。对蛋白质编码基因分析,ATG并不是唯一的起始密码子,终止密码子有TAA和TAG两种;密码子组成表现出亲缘关系近的密码子组成差异较小,而亲缘关系远的差异较大。研究还发现14个物种线粒体基因排列顺序存在差异,有基因重排现象和ATP8基因缺失现象,可能是和物种生活环境有关。选取巴非蛤属的和蔼巴非蛤,真曲巴非蛤,织锦巴非蛤,波纹巴非蛤来研究帘蛤科贝类线粒体基因组选择压力,结果表明其12种蛋白质编码基因的Ka/Ks均介于0和1之间,表明基因受到纯化选择作用。基于线粒体基因组序列计算的遗传距离和构建的NJ系统发育树所得结论与传统形态分类基本一致,说明线粒体基因适合作为帘蛤科系统发育的研究手段。

沈阳市人类免疫缺陷病毒的基因序列分析

从10份沈阳地区人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)血浆标本中提取核糖核酸(RNA),经逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)和套式聚合酶链反应(nest-PCR)扩增HIV-1的p17与p24交界部分的基因片断并进行测序。将所测序列与各亚型国际参考株及亚洲流行参考序列进行比对,确定被检标本的亚型,并进行基因序列分析。同时将所得亚型结果与经过亚型特异性引物的复合套氏PCR鉴定基因亚型的方法所获结果进行比较。结果表明,10份HIV-1病毒株分属B′、CRF07-BC和CRF01-AE3种基因亚型。本文所研究样本的p17区段的ks/ka值小于1,而p24区段的ks/ka值大于1;p24部分的基因同源性高于p17部分,即我国HIV-1B′、CRF07-BC和CRF01-AE3种亚型毒株的p17区段的基因变异较大,而p24区段相对较为保守。提示上述3种亚型HIV-1病毒株的p24区段更适合于HIV-1疫苗的研制。

南通地区9株4型星状病毒的全基因组序列分析

人类星状病毒(Human astrovirus,HAstV)是全球流行的引起急性胃肠炎常见病原体,主要引起幼儿、老年人及免疫功能低下人群的感染。本研究收集了江苏南通地区定点监测医院门、急诊<5岁儿童急性胃肠炎腹泻监测粪便标本712份,共检测出HAstV阳性22例。对Ct<30的样本进行病毒的分离培养,共得到9个HAstV分离株。对这9个分离株进行了全基因组的测序及分析,以表征其遗传变异及进化特征。所有分离株经blastn比对后,发现其基因序列均与4型HAstV一致性最高。与HAstV-4原型株MK059952相比有较大变异,核苷酸一致性为88.15%~91.98%。重组分析发现9个分离株呈现出两种不同的进化重组方向。氨基酸置换熵值分析及选择压力分析发现有3个氨基酸位点同时满足易突变位点及适应性演化位点,这可能是HAstV能持续在全球流行的因素之一。本研究为南通地区流行的HAstV的遗传多样性和重组提供了进一步的证据,对HAstV引起相关疾病的预防控制将发挥重要作用。

脊椎动物FoxO基因亚族的进化

本研究以脊椎动物FoxO作为研究对象,选取NCBI上公布的多个FoxO基因编码蛋白的核苷酸序列,重点分析Fox O蛋白质结构和功能的相似性与差异性,重建FoxO基因的系统发育树并进行选择压力分析,对FoxO基因亚族的起源和进化进行研究分析。结果显示:脊椎动物FoxO蛋白间Forhead结构域十分保守但核定位信号区结构差异较明显,尤其是FoxO6蛋白,并且多个磷酸化位点在哺乳动物FoxO6中缺失,削弱核输出信号,但在斑马鱼和原鸡的FoxO6中未缺失这些位点,推测其胞质定位调控作用仍十分重要。FoxO3中多个磷酸化位点可能与寿命延长作用相关。系统发育树表明FoxO1是FoxO基因的祖先基因,不同FoxO基因进化速率不同。选择压力分析结果显示FoxO基因过程每个位点经历不同的选择压,并且获得25个正选择位点,这些正选择位点可能对FoxO不同基因的形成和新功能的产生中具有十分重要的作用。