基于支持向量回归方法的蛋白残基可溶性预测

介绍了一种从蛋白质序列预测残基相对可溶性的新方法。该方法基于支持向量回归，并将序列局部信息作为输入。不同于先前的大部分预测方法仅对特定的蛋白残基相对可溶性进行状态分类，该方法预测了相对可溶性的连续值，从而比状态分类保留了蛋白质三维结构的更多信息。本研究对RS-126，Manesh-215和CB-513三个数据集进行了测试。通过比较不同的参数及窗宽模型来获得最佳结果，采用平均绝对误差、相关系数等参数来衡量预测效果，同时与多层反馈神经网络方法（RVP-Net）的实验结果比较，在3-fold情况下三个数据集预测结果的平均绝对误差均有降低，相关系数均有提高。另外，该算法采用了多序列比对作为输入，效果比单序列有所提高。采用该方法，对CB-513数据集平均绝对误差可以达到16．8％、相关系数为0．562，而用RVP-Net方法分别为18．8％和0．480。这些结论表明支持向量回归方法是蛋白质序列分析的一种有效工具。     

家蝇幼虫抗菌肽Attacin基因的克隆表达及抑菌生物学活性

目的克隆家蝇幼虫Attacin抗菌肽基因,构建原核融合表达载体,建立Attacin体内抗菌活性检测系统,优化表达和纯化Attacin目的蛋白,并初步研究其抗菌生物学功能。方法以pUCm-T/Attacin重组质粒为模板,设计特异性引物,PCR扩增Attacin编码区序列,分别克隆至原核表达载体pET30a( )和pGEX-4T-1,构建原核重组质粒,转化大肠埃希菌,表达重组Attacin蛋白,并在大肠埃希菌中体内检测Attacin的抗菌活性。利用亲和层析柱纯化重组融合蛋白Attacin,SDS-PAGE进行纯度分析,琼脂糖平板抑菌试验鉴定其生物活性。结果pET30a(a )/Attacin和pGEX-4T-1/Attacin重组质粒分别转化大肠埃希菌后,以IPTG诱导表达,与未诱导对照相比,含有重组质粒的宿主菌生长受到抑制,从pET30a( )/Attacin重组质粒的表达宿主菌中未能获得His-Attacin融合蛋白,而从pGEX-4T-1/Attacin重组质粒转化菌种获得GST-Attacin融合蛋白。SDS-PAGE分析表明Attacin重组蛋白分子量与预期结果一致,琼脂糖平板抑菌试验显示重组Attacin具有抗菌活性。结论Attacin基因在原核系统中成功表达,并且纯化后具有抑菌活性,为下一步研究Attacin的生物学功能及其应用开发奠定了基础。     

生物信息学分析亚洲牛带绦虫WD40基因及其蛋白质的结构与功能

目的 分析和预测亚洲牛带绦虫WD40基因及其编码蛋白的结构和特性，用于指导其生物学功能的实验研究。方法 利用美国国家生物技术信息中心（NCBI，http：／／www．ncbi．nlm．nih．gov／）、瑞士生物信息学研究所的蛋白分析专家系统（ExPASY，http：／／ca．expasy．org／）和IEDBAnalysisRecource提供的各种生物信息学在线分析程序，结合其它生物信息学分析软件包如Pcgene和VectorNTIsuite，从亚洲牛带绦虫全长cDNA质粒文库中识别WIMO基因及其编码区，分析、预测该基因编码的蛋白质的理化特性、翻译后的修饰位点、功能域、亚细胞定位、拓扑结构、二级结构、三维空间构象等。结果 该基因全长1208bp，编码区为81～1056bp，编码402个氨基酸，为全长基因；无跨膜区，具有多个磷酸化位点，蛋白的理化性质稳定，理论分子量为35942．4；没有质体、线粒体定位序列；预测该蛋白表面有三个亲水性强的线性表位和三个B细胞抗原表位。结论 应用生物信息方法从亚洲牛带绦虫成虫cDNA文库中识别出了亚洲牛带绦虫WD40基因，并对其所编码的蛋白质的结构与功能进行了预测。     

人Nrf2蛋白的结构与功能分析

目的 氧化应激与多种急性或慢性疾病相关,核因子红血球相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)作为细胞感受氧化还原状态的关键转录调控因子,是细胞抗氧化系统中的关键调控蛋白,深入了解该蛋白的结构与生物学功能,对防治相关疾病具有重要意义。 方法 利用NCBI、ExPASy、Protscale、TMHMM、SignalP等现代生物信息学在线数据库及分析工具,分析人Nrf2蛋白的结构及功能。 结果 由589个氨基酸组成的Nrf2蛋白为亲水性蛋白,无跨膜结构和分泌信号肽,二级结构主要为α螺旋及无规则卷曲,有保守结构域和蛋白结合能力,有多个磷酸化位点,可分布于细胞核或细胞质中,能与多个蛋白相互作用。 结论 本文采用的生物信息学技术可靠性强,对人Nrf2蛋白的结构和功能的分析具有一定的参考价值。     

茯苓细胞色素P450基因PcCYP的克隆与序列分析

目的 筛选与茯苓Poriacocos生长发育相关的细胞色素P450基因序列,进一步丰富对茯苓生长发育理解。方法通过分子克隆到1个茯苓细胞色素P450基因Pc CYP,并利用在线工具分析其序列,预测蛋白的理化性质、结构域等分子特征;利用MEGA5.0分别对氨基酸进行多序列比对和进化关系分析,并采用q RT-PCR方法检测不同发酵培养时间6、8、10d的相对表达量。结果 从茯苓中克隆到的Pc CYP存在可变性剪切,2个选择性剪切体PcCYP1和Pc CYP2CDS区长度分别为1590、1542bp,分别编码529、513个氨基酸。氨基酸序列分析发现其均具有保守的P450结构域,且具有信号肽和多个磷酸化修饰位点,属于分泌型的不稳定亲水蛋白。氨基酸序列多重比对及系统发育树结果显示PcCYP与担子菌Coprinopsis cinerea的CYP502距离最近,推测PcCYP和CYP502具有相似功能,即参与调控茯苓子实体的发育。定量PCR结果显示,选择性剪接变体Pc CYP1的表达量较Pc CYP2低,因此PcCYP2是Pc CYP基因的主要剪接体。结论 Pc CYP与茯苓子实体的生长发育密切相...     

靶向铜死亡相关基因治疗类风湿关节炎生物信息学分析及干预中药的预测

目的 探索铜死亡相关基因在类风湿关节炎（rheumatoid arthritis,RA）中的表达及其作用机制,并筛选通过靶向铜死亡基因治疗RA的潜在中药。方法 通过检索GEO数据库获得RA芯片数据,分析铜死亡基因在RA中表达水平;依据铜死亡基因表达情况构建高表达亚型和低表达亚型,并进行差异分析,筛选出与RA相关的铜死亡基因。按不同分组对基因表达矩阵进行免疫浸润分析,并分析免疫浸润细胞与铜死亡基因之间的相关性。利用Kobas在线工具对差异基因进行京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）通路富集分析。通过Herb数据库检索靶向铜死亡基因治疗RA的潜在中药及其有效成分,使用Autodock vina软件模拟药物与铜死亡靶蛋白结合活性。通过收集临床样本验证铜死亡相关基因在RA中表达水平。结果 FDX1、DLD、DLAT、LIAS、GLS、LIPT1和PDHB 7个铜死亡相关基因在RA中差异表达。免疫浸润分析结果显示,在RA中活化的记忆CD4⁺ T细胞、静息自然杀伤（natural killer,NK）细胞和中性粒细胞与铜死亡相关。富集分析结果显示,铜死亡主要与趋化因子信号通路、Toll样受体信号通路、白细胞介素-17（interleukin-17,IL-17）信号通路、肿瘤坏死因子信号通路、核因子-κB信号通路、p53信号通路和过氧化物酶体增殖物激活受体信号通路相关。虎杖叶可能是靶向铜死亡基因治疗RA的潜在中药。分子对接结果显示,虎杖叶有效成分均有与铜死亡靶蛋白结合的可能。DLD、GLS、FDX1、DLAT在RA患者外周血单个核细胞中mRNA表达水平升高。结论 铜死亡相关基因表达水平与RA病程进展相关,并预测虎杖叶是潜在靶向铜死亡基因治疗RA的药物,为RA的临床诊疗及药物开发提供了新的方向和理论基础。     

人参PgWRKY22基因的克隆及在磷胁迫下的表达分析

目的 克隆人参Panax ginseng转录因子基因PgWRKY22,进行生物信息学、亚细胞定位及外源磷胁迫表达分析。方法 根据人参转录组数据库设计特异性引物,PCR扩增PgWRKY22全长cDNA序列,命名为PgWRKY22,并对其进行生物信息分析;构建绿色荧光融合表达载体PgWRKY22-eGFP,利用农杆菌侵染烟草叶片的瞬时表达法分析亚细胞定位;实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测PgWRKY22在人参组织中的表达特异性以及在外源磷作用下的表达模式。结果 人参转录因子基因PgWRKY22的cDNA序列为975 bp,编码324个氨基酸;PgWRKY22蛋白属于WRKY超家族蛋白,具有典型的WRKY结合域,该蛋白不稳定,属于亲水性蛋白,无规则卷曲为主要组成部分;PgWRKY22蛋白与丹参SmWRKY、葡萄VvWRKY22、长春花CrWRKY22、独脚金SaWRKY27蛋白具有较高的同源性,与西洋参PqWRKY1、PqWRKY2,人参PgWRKY1、PgWRKY3、PgWRKY4具有较近的系统发育关系;亚细胞定位显示PgWRKY22定位于细胞核上;qRT-PCR表明PgWRKY22在人参的侧根和主根中表达较高,在叶和茎中次之;在外源磷浓度为2 mmol/L下的表达显著高于其他磷浓度下的表达。结论 克隆获得PgWRKY22的cDNA序列及表达信息,可为后续进行基因功能鉴定和人参栽培的磷营养调控提供参考。     

二倍体紫苏CYP71基因家族的鉴定和生物信息学分析

目的：CYP71是细胞色素P450中CYP71簇（CYP71clan）中的其中一个家族,在次生代谢产物尤其是萜类化合物的生物合成中起到至关重要的作用。为了更好地了解二倍体紫苏CYP71基因家族的特征并预测其功能,该研究利用生物信息学方法对二倍体紫苏CYP71基因家族进行鉴定和系统性分析。方法：在二倍体紫苏PC99全基因组的基础上,根据CYP71基因家族共有的保守结构域进行筛选,利用美国国家生物技术信息中心（NCBI）、TBtools、MEME、MEGA、Cytoscape等工具对二倍体紫苏CYP71基因家族的序列特征、基因结构、染色体定位、系统发育、顺式作用元件等进行分析。结果：在二倍体紫苏中共鉴定出68个CYP71基因,不均匀的分布在34条染色体上,属于2个亚家族,编码的氨基酸数目介于481～530,等电点在5.70～9.03,相对分子质量为54 217.07～60 031.79 Da,含有10个保守基序,富集分析和功能注释结果显示共富集到11个通路和114个类别,功能注释主要集中在生物过程中,在CYP71基因的启动子区存在多种顺式作用元件,主要为光响应和茉莉酸甲酯响应元件,蛋白质-...     

头颈部鳞状细胞癌差异表达基因的生物信息学分析

目的:采用生物信息学技术挖掘头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)差异表达基因(DEGs)和信号通路,为HNSCC的治疗寻找新的治疗靶点。方法:从基因表达综合(GEO)数据库下载基因芯片数据集GSE6631,利用GEO2R筛选DEGs。采用注释、可视化和整合发现数据库(DAVID)对DEGs进行基因本体论(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析;通过蛋白质相互作用的String数据库和Cytoscape软件构建DEGs对应的蛋白质相互作用网络,并从网络中筛选出核心基因。利用基因表达谱分析(GEPIA)网络服务器在线分析关键基因(Hub基因),制作箱线图比较核心基因在HNSCC肿瘤和正常组织的表达量及错误发现率(FDR),验证具有显著表达的核心基因。结果:共筛选出150个表达差异明显的基因,其中包括85个上调基因,65个下调基因。以P<0.05为筛选条件,上调基因富集到52个生物学过程及7条富集通路;下调基因富集到37个生物学过程及3条富集通路。所有DEGs共有49个生物学过程呈显著性富集(t=-0.033,P<0.05,FDR<0.05),6条富集通路呈显著性(FDR<0.05)。共计63个DEGs及322条互作关系的蛋白质相互作用网络,并选出degree值排名前10的DEGs作为核心表达基因,其在HNSCC组织中均为高表达。结论:采用生物信息学方法能有效分析HNSCC与正常组织DEGs,筛选出的10个DEGs,均为HNSCC发病过程中具有显著意义的生物标记物。