基于Internet的生物信息资源快速查找与利用

生物信息学是现代生命科学与信息科学、计算机科学、数学、统计学、物理学、化学等学科相互渗透而高度交叉形成的一门新兴前沿学科.生命科学的所有信息均可由计算机和因特网来进行储存、分析和传输.因特网为我们提供了大量的有关生物信息相关的数据、工具、文献、软件等资源.本文根据笔者的实践经验,对因特网上生物信息资源进行了整理和分类,总结了因特网上获取生物信息资源的途径及其利用,介绍了一些快速查找方法与技巧,以便读者更迅速更准确利用因特网上生物信息资源.     

牛樟芝鲨烯环氧酶基因的克隆、生物信息学及表达分析

目的克隆牛樟芝三萜合成途径中鲨烯环氧酶基因(AcSE),并进行生物信息学和表达差异分析。方法以牛樟芝菌丝体cDNA为模板,利用快速末端扩增(RACE)进行AcSE序列扩增,利用生物信息学分析AcSE基因的理化性质并预测其蛋白二级结构、三级结构及其功能;同时利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)测定不同培养时间的液体牛樟芝菌丝体及子实体中AcSE基因的表达情况。结果 AcSE的cDNA全长1 446 bp(Gen Bank编号:KT070558),编码481个氨基酸,相对分子质量为53 300,等电点为6.36。结构域分析表明AcSE内含3个跨膜的结构域,无卷曲螺旋结构,且疏水区和亲水区交替存在。AcSE的g DNA全长为1 607 bp,含4个外显子和3个内含子。AcSE在液体培养7 d的牛樟芝菌丝体中表达量最高,为子实体的7.89倍,且随着培养时间的延长逐渐下降。结论首次从牛樟芝中克隆了AcSE基因,为进一步阐明该基因在牛樟芝三萜合成途径中的作用奠定基础。     

宁夏枸杞查耳酮合成酶基因cDNA片段的克隆及生物信息学分析

目的 克隆宁夏枸杞类黄酮/异黄酮生物合成途径中的关键酶查耳酮合成酶（CHS,EC2.3.1.74）。方法 以宁夏枸杞为材料,利用同源克隆和RT-PCR技术得到1条CHS基因,并对其进行生物信息学分析。结果 该家族的cDNA 片段长为1 148 bp,编码382个氨基酸,蛋白相对分子质量为4.168×10⁴,等电点为6.22。氨基酸序列和结构分析显示CHS基因家族有一个活性位点,即查耳酮和二苯乙烯合成酶活性位点。宁夏枸杞CHS（LyCHS）蛋白很可能定位在细胞质。对二级结构和三级结构进行预测,发现LyCHS蛋白中无规则卷曲126个,α螺旋和β折叠分别为166和25个,延伸链65个。系统进化分析表明,LyCHS基因与马铃薯野生种、马铃薯、番茄具有很高的同源性。该基因已在GenBank上注册,基因序列登录号为JQ964237。结论 首次克隆了LyCHS基因片段,为研究其表达特性以及功能提供了基础。     

多穗柯黄酮3-羟化酶基因的克隆与序列分析

目的克隆多穗柯Lithocarpus polystachyus黄酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)基因,了解其基因特征并初步探明其在各器官中的表达情况。方法分别提取多穗柯叶片的总RNA及基因组DNA,根据转录组测序结果,设计特异性引物,PCR扩增得到多穗柯F3H基因的c DNA及DNA序列,测序后进行生物信息学分析,通过qRT-PCR法检测多穗柯F3H基因在不同器官中的表达情况。结果多穗柯F3H基因c DNA全长1 340 bp,包含长1 092 bp的开放阅读框,编码363个氨基酸的蛋白质,定位于细胞质中。qRT-PCR结果表明F3H基因在多穗柯各器官中均有表达,但表达量具有显著性差异(P0.05)。结论首次对多穗柯F3H基因进行了克隆和生物信息学分析,证实F3H基因在多穗柯不同器官中表达量差异显著,为多穗柯中黄酮类的次生代谢研究奠定了基础。     

茯苓转录组SSR序列特征及其基因功能分析

目的分析茯苓转录组中简单重复序列(SSR)信息,以及含SSR的基因功能,为开发茯苓新型分子标记奠定基础。方法利用MISA软件搜索转录组Unigene及基因组scaffold中SSR,对含SSR的Unigene使用Blast X比对nr及KEGG数据库,注释其功能,并聚类分析。结果在转录组序列中发现4.57%的Unigene序列含有2 075个SSR,平均17 010条Unigene出现1个SSR,SSR的平均长度19.59 bp;而基因组中SSR的平均密度54.00个/Mb,平均长度20.74 bp。在转录组中发现的241种碱基重复模式中,以(CG/CG)n比例最高(10.97%);以六核苷酸类重复数量最多(35.64%),以(ACCACG/CGTGGT)14最长(84 bp)。在1 887条含SSR的Unigene中,115条能被基因本体(GO)分类注释到细胞代谢进程、核酸结合等;1 223条Unigene能被注释到219个KEGG通路图中,其中314条注释到新陈代谢,297条注释到遗传信息处理。结论茯苓转录组SSR的类型丰富、多态性潜能较高,关联功能相关基因的SSR开发对茯苓目的性状的分子标记辅助育种具有巨大潜力。     

红花查尔酮合成酶基因的克隆、生物信息学分析及表达

目的克隆红花查尔酮合成酶基因(chalcone synthase,CHS),运用生物信息学分析CHS,比较花期中每天CHS的表达,为红花有效成分合成及调控机制研究提供基础。方法从新鲜红花花冠中提取RNA,反转录为cDNA,设计特异性引物,克隆获得CHS。通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析,使用MEGA5.1构建CHS与相关物种CHS的系统进化树,利用real-time PCR分析花期中每天红花CHS的表达量,并进行分析和比较。结果克隆获得的红花CHS,序列全长为1 149 bp,具有1 041 bp的完整开放阅读框,编码346个氨基酸。将该蛋白通过NCBI上的Blastp比对发现,该蛋白属于CHS家族,比对结果显示红花CHS与100余种NCBI上登录的植物有相似性,其中与水飞蓟、翠菊、菊花、红凤菜的相似性分别达95%、95%、94%、94%。将相似性在90%以上的物种用MEGA5.1构建进化树,结果显示红花CHS与水飞蓟CHS亲缘关系最近。通过ProtParam预测红花CHS蛋白分子式为C1678H2693N451O493S20,相对分子质量为37 700,等电点为6.10,负电荷的氨基酸残基数(Asp+Glu)为42,正电荷的氨基酸残基数(Arg+Lys)为38。基因表达分析结果表明红花CHS在花期第3天的相对表达量最高,远远高于花期其余时间。结论成功克隆、分析并表达了红花CHS,为红花有效成分合成及调控机制研究提供基础。     

小鼠Reelin 基因启动子克隆鉴定及生物信息学分析

目的克隆小鼠Reelin基因启动子区并分析其潜在DNA甲基化位点和转录因子结合位点。方法根据NCBI上小鼠Reelin 5’非翻译区序列设计引物,利用高保真PCR方法克隆昆明小鼠Reelin启动子区序列,并进行TA克隆,测序鉴定。利用亚硫酸氢钠处理基因组DNA,通过PCR技术和测序技术对Reelin启动子-636 bp至-135bp序列甲基化情况分析。应用Methyl Primer Express software V1.0和TFSEARCH软件分析该区域甲基化位点和转录因子结合位点。结果成功克隆了小鼠Reelin基因启动子区0至-450片段。甲基化测序分析小鼠Reelin启动子区-636 bp至-135 bp序列没有CpG二核苷酸被甲基化。小鼠Reelin翻译起始点0至-450片段利用CpG岛序列分析软件分析显示,该区域C+G含量高达78.71%,CpG含量为14.44%。该区域有120多个潜在转录因子结合位点。结论在小鼠Reelin基因启动子区0～-450发现有一个CpG岛和多个转录因子结合位点,该区域可能在小鼠Reelin基因表达调控起重要作用。     

华支睾吸虫成虫全长基因表达文库的构建和基因表达谱的建立

目的 获得尽可能多的华支睾吸虫UNIGENE及全长基因，建立成虫基因表达谱，为华支睾吸虫发育过程中基因表达的规律和功能基因组学研究奠定基础。方法 构建pBlueseript Ⅱ SK全长cDNA质粒文库，先对5’端进行随机EST大量测序，生物信患分析后归并UNIGENE，并对归并的结果进行了3’端的序列测定，根据3’端测序结果，再次进行UNIGENRE归并，对能够拼按上的克隆进行了序列拼接。对预测为完整基因且未测通的序列，进行了引物设计，walking反应测序，将得到的UNIGENE用点样法制备基因芯片。结果 获得5’端有效EST序列4066个，测序结果UNIGENE分析，归并获得1775个UNIGENE，5’端预测的全长基因为377个。共获得测通的cDNA序列277个，其中全长基因198个。目前制备的华支睾成虫基因表达谱芯片含有1775个基因。结论 所构建的华支睾吸虫成虫全长cDNA文库质量较好，采用的技术路线获取全长基因建立基因表达谱的效率较高。     

用文献轮廓挖掘鼻咽癌微阵列表达数据

目的 探索鼻咽癌异常信号通路。方法 根据鼻咽癌微阵列表达谱,采用基于文献轮廓的数据挖掘方法,从Medline文献数据库中提取与基因相关的文献并分析词的频率,再根据重复发生和共发生的过滤标准提取功能相关的词,最后根据词的发生频率对基因进行功能聚类。结果 基因表达谱的112个差异表达基因聚成16组功能类别:4组暗示EBV感染、6组显示鼻咽癌变过程、2组参与能量代谢、1组提示蛋白的异常磷酸化、2组与其它疾病相关、1组与肌肉组织活性相关。肿瘤发生发展过程中常见的P53和Rb信号通路的异常在本研究中则未发现。结论 鼻咽癌的发生发展可能由特殊的信号通路引起。