嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)JC1重金属抗性及其解毒蛋白生物信息学分析

为研究某些重金属解毒蛋白在微生物抗重金属过程中发挥的作用,从常年受重金属污染的某化工厂附近土壤中分离、驯化得到一株对铅、铜、镉3种金属有较好抗性的嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)JC1,并对其进行了全基因组测序.通过分析其蛋白家族、代谢通路等,发现蛋白质AHY58868.1、AHY59763.1、AHY58405.1 和 AHY57635.1 与重金属解毒直接相关,故利用分析软件对4种蛋白的生物学性质、结构功能和相互作用等分别进行了分析.生理生化试验结果表明,菌株JC1表面光滑,菌落边缘整齐,为无芽孢的革兰氏阳性菌,Pb2+、Cu2+和Cd2+的去除率最高分别可达76.9％、96.7％和47.7％.生物信息学分析结果表明,AHY58405.1为不稳定的亲水性蛋白,而其余3种为相对较稳定的亲水性蛋白.AHY58868.1和AHY59763.1无信号肽结构,而AHY58405.1和AHY57635.1存在信号肽结构.AHY58868.1和AHY57635.1于细胞内膜发挥作用,AHY59763.1在细胞质内发挥作用,AHY58405.1在周质空间发挥作用.蛋白质结构功能和蛋白间相互作用关系分析表明,AHY58868.1主要参与机体铜离子的转运,对维持细胞内铜平衡起关键作用;AHY59763.1和AHY58405.1主要介导重金属与某些阴离子(—PO43-、—SH、—NH2、—COOH等)基团的络合,尤其是AHY59763.1在微生物体内可为二价重金属的络合提供多个活性位点;AHY57635.1主要参与机体的ABC转运蛋白的转运过程,可介导重金属向胞外的排出.     

环境生物技术信息学进展

环境生物技术信息学通过计算机将生物信息学的技术与成果用于环境生物技术 ,控制污染。降解污染物基因DNA的碱基组成 -结构 -功能的核酸信息 ,降解污染物酶的氨基酸组成 -结构 -功能的蛋白多肽信息 ,为应用环境生物技术控制污染 ,注入了新的灵魂与力量。构建遗传工程特效菌株 ,高效降解危险有机污染物 ;创造高效工艺系统 ,去除危险有机污染物 ;有效降低或消除污染物对人体健康的危害 ,维护生态环境安全 ;是环境生物技术信息学的基本任务和光辉前景     

苏云金芽胞杆菌YBT-1520中SigL及其增强子结合蛋白的结构与功能分析

为揭示SigL及其增强子结合蛋白(EBPs)在苏云金芽胞杆菌(Bt)中的调控功能,在全基因组测序的基础上,采用生物信息学方法,对YBT-1520菌株的SigL及其EBPs的结构和功能进行深入分析.结果表明,YBT-1520基因组中存在1个SigL和6个EBPs,而且EBPs在结构上具有丰富的多样性,包含了EBPs的所有可能的结构域组织类型.SigL所调控的基因涉及11个假定的COG代谢途径,其中包括能量代谢、氨基酸代谢、翻译与细胞周期等.根据EBPs在基因组的位置推测,YBT-1520的EBPs参与γ-氨基丁酸代谢途径、精氨酸代谢途径、支链脂肪酸降解途径、多糖分解代谢等代谢途径的调控.本研究将为揭示Bt杀虫晶体蛋白大量表达的调控机制提供新的思路.     

基于苋菜转录组的ARF基因家族鉴定及表达

ARFs(auxin response factors)是重要的生长素响应因子,在植物的生长发育过程中起着关键的作用.基于'大红'苋菜转录组数据,通过在线分析软件SMART和NCBI-Blastp的注释筛选苋菜ARF基因家族成员(AtrARF);利用生物信息学分析软件,对AtrARFs蛋白的理化性质、二级结构、亚细胞定...     

水稻精细胞优势表达基因RSSG58的启动子克隆和功能鉴定

利用本实验室已经克隆的水稻精细胞优势表达基因RSSG58的cDNA序列与NCBI中的粳稻基因组文库进行比对、定位,结合生物信息学方法分析预测基因上游的启动子序列.在此基础上设计引物,以粳稻Oryzasativa(japonicacultivar-group)日本晴黄化苗总DNA为模板,采用DNA聚合酶链式反应(PCR)的方法扩增出基因上游1093bp和462bp两个不同长度的启动子缺失片段(分别命名为JP58B和JP58S),测序结果显示,其具有大多数高等植物启动子的保守元件.进一步构建启动子片段的植物表达载体pBI121-JP58B和pBI121-JP58S,瞬时表达结果显示,两个启动子片段对报告基因GUS均具有启动活性.图4参20     

陆地棉SPL基因家族的全基因组鉴定及表达分析

利用生物信息学方法对陆地棉SPL基因家族进行了全基因组鉴定,共鉴定到30个家族成员,对它们的理化性质、亚细胞定位和二级结构进行了预测分析,并构建了陆地棉SPL基因的系统进化树。研究表明:陆地棉中SPL基因编码氨基酸的数量为141～1081,平均为527.9,相对分子质量介于16.11～119.59 kDa,等电点为5.25～9.88;二级结构主要元件为无规则卷曲,系统发育分析发现其分为6个亚群,结合基因结构和保守基序发现SPL基因高度保守;组织表达模式表明,有9个基因在各组织中的表达量很高,其中Ghir_(_)D08G004350在花瓣中高表达。探讨了SPL基因家族在主要栽培种陆地棉中的进化及功能,为SPL基因克隆及后续重要的生物学功能研究提供借鉴与参考。     

一种羟胺氧化酶基因序列的PCR扩增及其生物信息学分析

采用PCR法获得不动杆菌Acinetobactor sp.YY-5的一种羟胺氧化酶(Hydroxylamine oxidoreductase,HAO)编码基因序列并进行生物信息学分析.根据自养菌的HAO基因序列保守区设计4对引物,通过RT-PCR获得预期大小的部分序列,再采用Genome walking PCR法向所得的部分序列两侧延伸;对所得序列在NCBI中进行blast分析,并用FGeneSB进行开放滨码框(Open read frame,ORF)预测.结果表明,RT-PCR获得了一段462 bp的序列,通过Genome walking PCR向两侧延伸后,获得了一段3 152 bp长的序列;ORF预测结果显示所得序列可能有4个ORF,RT-PCR获得的462 bp序列所在ORF长555 bp,对应氨基酸序列相对分子质量(M)大小为20.2×103;在Genebank中进行的Blast比对分析显示,除保守区的引物序列外,未发现有与此ORF存在明显相似性的HAO基因,表明这可能是一种新型羟胺氧化酶基因.图5表3参14     

西番莲查尔酮合成酶(CHS)基因家族全基因组鉴定及表达模式北大核心CSCD

为了解西番莲(Passiflora edulis Sims f.)查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因家族的分子进化特性及其在果皮着色与非生物胁迫中的功能,从Pfam数据库下载CHS蛋白HMM模型,并使用HUMMER 3.0、Blast工具和CDD-search鉴定出西番莲基因组中的CHS基因.采用TBtools、EXPASy、MEGA 7.0、MEME、PRAB、SWISSMODEL和PlantCARE等软件对其氨基酸与碱基序列进行生物信息学分析,采用qRT-PCR的方法检测西番莲CHS(PeCHS)基因家族成员进行表达模式分析.研究结果显示西番莲基因组中共有11个PeCHS基因家族成员,分布在6条染色体上,可分为4个亚族,基因结构分析显示2个PeCHS(PeCHS5和PeCHS9)基因具有3个外显子,其他PeCHS基因只具有2个外显子.西番莲物种内共线性分析结果显示两个PeCHS基因对具有片段重复特征:PeCHS3-PeCHS6和PeCHS7-PeCHS9.多物种共线性分析结果显示,只有PeCHS10基因与其他物种具有进化关系.启动子顺式作用元件分析表明该基因家族成员启动子上含有大量逆境胁迫和激素、响应元件.qRT-PCR结果显示PeCHS基因在紫色果皮中的表达量明显高于黄色果皮,且大部分PeCHS基因的表达量在紫色西番莲果皮转色后显著增加.此外,分别有5个(PeCHS3、PeCHS4、PeCHS6、PeCHS8、PeCHS10)和6个(PeCHS1、PeCHS3、PeCHS4、PeCHS7、PeCHS8、Pe CHS11)基因的表达量在高温与低温胁迫下显著提高.本研究表明西番莲的CHS家族成员序列相对保守,并且部分成员可能在果皮花青素积累与温度胁迫中发挥重要作用.(图10表4参53)