原核生物基因组肽编码sORFs分布及功能特征

近期,从非编码RNA中发现具有肽编码能力的小开放阅读框(sORFs),激发了人们对这种长期被忽略的基因组元件的研究兴趣,sORFs迅速成为当前重点研究领域.由于表达水平及丰度低、序列短等因素,对肽编码sORFs的有效研究方法及数据资源还很缺乏,现有研究仅集中在少数真核模式生物,对自然界中广泛存在的原核生物研究非常少,肽编码sORFs的发现为目前精准背景下的基因组注释提出严峻挑战.在此背景下,本文首先系统研究了80余种不同类型原核生物中长度小于100个氨基酸的肽编码sORFs分布及功能特征,并对不同长度区间sORFs的序列组成、分布及进化特征进行了对比分析.结果表明,肽编码sORFs在原核生物基因组普遍存在,随着序列长度的降低,其序列复杂度降低,行使的生物功能也相对集中.在此基础上,进一步结合当前肽编码sORFs研究现状,深入总结了肽编码sORFs研究存在的问题及挑战,为今后肽编码sORFs研究奠定了坚实理论基础.

抗菌肽BLFcin6与不同磷脂膜之间相互作用的分子动力学模拟研究

抗菌肽具有广谱抗菌特性,有望成为抗生素较好的替代产品.研究抗菌肽的抗菌机制,可以为新型抗菌肽的设计提供指导.无论抗菌肽采用哪种抗菌机制,其首先要稳定地吸附到细胞膜之上.因此,本文利用分子动力学模拟方法比较了抗菌小肽BLFcin6与5种不同细胞膜之间的相互作用.对这5种细胞膜而言,小肽会很快结合在POPG膜和DPPC-CHOL膜的表面,倾向于进入DPPC膜的疏水内部,与POPC膜和POPC-CHOL膜的接触很少.考察相互作用能,小肽与POPG膜的相互作用最强,主要是小肽与细胞膜亲水头部存在静电相互作用;小肽与DPPC膜的疏水尾部的相互作用较强,但受胆固醇影响,小肽只结合在DPPC-CHOL膜表面.在结合过程中,小肽N端的Arg会先结合到细胞膜上,静电相互作用在小肽锚定细胞膜的过程中起关键作用.以上研究从原子水平上解释了为什么BLFcin6小肽具有抗菌作用,哪些残基起关键作用,也为进一步开展BLFcin6小肽及其衍生小肽的研究奠定基础.

不同类型细胞穿膜肽二级结构特征研究

细胞穿膜肽是一类能以受体依赖或非受体依赖方式介导胞吞作用的小分子短肽,能够携带不同分子穿过细胞膜,这一特性使细胞穿膜肽成为一种有效的运输载体,为药物靶向治疗提供了新希望.本文从生物信息角度针对不同长度区间、运输不同类型分子细胞穿膜肽之间的异同二级结构特征进行了系统研究,同时进一步对不同穿膜方式对应的细胞穿膜肽二级结构特征进行了对比研究,结果表明不同类型细胞穿膜肽之间在二级结构组成上具有不同程度差异特征,为今后揭示细胞穿膜肽相关分子结构机制奠定可靠的理论基础.

LncRNA中sORFs分布特征研究

非编码RNA(ncRNA)最初被定义为可转录但不编码蛋白质的核苷酸序列,最近研究人员发现,在长链非编码RNA(lncRNA)中存在小开放阅读框(small ORFs,sORFs)能够编码短肽,而且它们在生物体的生长发育过程中发挥着重要功能.本文首先基于功能lncRNA数据库lncrnadb构建lncRNA数据集,综合运用生物信息学的方法,对lncRNA中的sORFs分布特征进行了深入分析,在此基础上对sORFs的蛋白编码特征进行了初步研究,结果表明sORFs在lncRNA中普遍存在,并且部分sORFs展现出一定的肽编码特征,为今后lncRNA及sORFs研究提供了重要理论依据.

密码子偏好角度对比研究不同物种肽编码sORFs异同特征

具有蛋白质编码能力的小开放阅读框(sORFs)是一类长度小于100个氨基酸的重要基因组元件,在许多生物过程中发挥着重要作用.然而,由于其序列长度短、表达水平低和缺乏有效的研究方法,多年来在基因组中对sORFs编码肽的研究一直被忽视.近年来,随着核糖体谱、蛋白质组等测序技术的发展,越来越多的研究发现肽编码的转录因子在真核生物和原核生物中发挥着重要的生物学功能,从而引起了人们对转录因子的广泛关注,并逐渐成为生命科学的一个重要研究领域.在此背景下,从密码子偏好性的角度比较了人、小鼠、拟南芥和原核生物中肽编码的sORFs的序列特征.结果表明,不同物种肽编码sORFs具有一定的共性。其中,小鼠、人和原核生物的sORFs密码子偏好性较弱,大多数sORFs密码子的CAI值较低,表明这4个物种的sORFs密码子表达水平较低.进一步的分析表明,不同物种来源sORFs具有一定程度的结构无序特征.

抗毒素ToxI与毒素ToxN作用的分子动力学模拟研究

ToxI-ToxN是存在于原核生物中的一种毒素-抗毒素系统,ToxN是一种对细菌具有毒素效应的毒素蛋白,ToxI是一种能够中和毒素的抗毒素非编码RNA.本文用分子动力学模拟的方法研究了单体的ToxN、ToxI及其形成的复合物结合前后的构象变化,分析了ToxN与ToxI相互作用的机制.研究发现,ToxI在复合物中比单体状态时更稳定,ToxN的构象在结合前后变化不大.本研究阐明的毒素-抗毒素的作用机理对于研究防控致病菌的新策略具有重要意义.

四种长链非编码RNA在乳腺癌中的表达及与患者预后的关系

目的探讨EGOT、MEG3、KCNQ1OT1和NEAT1四种LncRNA在不同亚型乳腺癌患者中的表达及与患者临床病理特征及预后的关系。方法利用UALCAN网站挖掘TCGA数据库等大数据,分析四种LncRNA在1097个乳腺癌组织样本和114个正常组织样本中的表达,用Kaplan-Meier Plotter法绘制生存曲线,分析四种LncRNA与乳腺癌患者预后的关系。通过LinkedOmics网站和ClueGO工具分析与它们表达相关的蛋白质的主要功能。结果EGOT、MEG3在乳腺癌组织中的表达显著低于正常组织(P<0.05);HER2阳性乳腺癌中KCNQ1OT1显著低表达(P<0.05);NEAT1在Ⅳ期、HER2阳性和三阴性乳腺癌中的表达显著低于正常组织(P<0.05)。四种LncRNA的表达水平与乳腺癌患者的无复发生存时间(RFS)均有显著相关性(P<0.05),且LncRNA低表达时乳腺癌患者的RFS和预后较差。通过功能富集分析发现与四种LncRNA表达相关的蛋白质均与重要生物过程或通路相关。结论四种LncRNA在乳腺癌或部分亚型中表达下调,它们可能是乳腺癌中潜在的抑癌因子,且可成为判断乳腺癌患者预后的生物学指标。