生物信息學分析精選(九篇)
前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的生物信息學分析主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。
第1篇：生物信息學分析范文
摘要：
采用RACE技術，獲得茶樹武夷奇種C18葉片花青素合成途徑中的花青素合成酶（ANS）基因的cDNA全長序列。采用染色體步移技術獲得該基因的啟動子序列。采用實時熒光定量PCR技術檢測該基因在不同遮光處理下的表達動態。結果表明，CsANS全長cDNA為1000bp，其中ORF（OpenReadingFrame）為957bp，編碼320個氨基酸，含有DIOX-N和20G-Fell-Oxy保守功能結構域；分離得到CsANS基因上游調控序列1010bp，其含啟動子核心元件TATA-box及ACE、GT1-motif、Sp1（光響應元件）、circadian（生物鐘相關元件）等與花青素合成途徑相關的重要順式作用元件。熒光定量PCR分析表明，該基因在全光照處理（CK）時表達量較高，75%遮光時表達量較低。說明該基因的表達受光照強弱的控制。
關鍵詞：
茶樹武夷奇種C18，無性系。灌木型，中葉類，中生種。是福建省武夷山市茶葉研究所從武夷群體種中選育的優良品系。芽葉紫紅色，茸毛較密，節稍長。且芽葉生育力強，發芽較密，持嫩性較強，是一種稀有的特色茶樹資源。武夷奇種C18芽葉呈現紅紫色，花青素含量較高[1-2]。研究表明，花青素是茶樹葉片呈現“紅紫色”的主要原因[3]。植物花青素的生物合成途徑已有較為深入的研究，其中花青素合成酶（Anthocyaninsynthase，ANS）是將無色花青素經氧化脫水形成紅紫色花青素的關鍵酶[1]。環境信號激活花青素合成途徑中相關基因的表達[4]。在花青素合成的前期，光能調控相關基因的表達，弱光可以抑制或下調基因的表達，從而減少花青素的合成；而強光可以誘導花青素合成相關基因的表達，使花青素的含量增加[5]。光信號調控轉錄因子與啟動子結合的強弱，并影響結構基因的表達，其表達量也會隨之發生相應的變化[1]。目前在茶樹上，ANS基因的啟動子還未克隆。本研究根據已有的茶樹ANS基因的EST（Expressedsequencetags）序列，采用同源克隆和GenomeWalking方法，克隆了紫葉茶樹的ANS基因及分離5′調控序列，再利用生物信息學法，預測了啟動子的順式作用元件，采用熒光定量PCR技術，分析ANS在不同光照條件下的表達模式，有助于揭示ANS在紫色茶樹葉片對環境信號響應過程中的作用，解析光強對武夷奇種C18ANS基因的調控機理，為紫芽茶樹特異種質的創制和利用提供理論依據。
1材料與方法
1.1材料與處理1.1.1植物材料試驗材料為武夷奇種C18，由福建省武夷山市茶葉研究所資源圃提供。選取武夷奇種C18的成熟葉片，迅速用液氮處理，置－80℃冰箱保存,用于基因組DNA的提取，克隆CsANS啟動子序列。
1.1.2遮光處理試驗在福建省武夷山市茶葉研究所資源圃中完成。2015年4月中旬，挑選生長發育良好、整齊一致、樹形基本相似的植株27株，分為3組（每9株為1組，每重復3株），掛牌標記，并對其進行同一高度的修剪。待茶樹芽頭萌動之時，開始遮光處理。設2個處理：分別用75%和60%的黑色遮蔭網遮光，以全光照處理為對照。經過15d的遮光處理，取經遮光處理和全光照處理（CK）的武夷奇種C18葉片（第一葉位），經錫箔紙分裝于－80℃保存，用于熒光定量PCR檢測。
1.1.3試劑FHPlantDNAKit(北京德曼特爾生物科技有限公司)；PrimerStar(TaKaRa公司)；AgaroSeGelDNAExtractionKit(TaKaRa公司)；SMARTerRACE5′/3′Kit(TaKaRa公司)；染色體步移試劑盒(TaKaRa公司)；pEASY-BluntZeroCloningKit(福州都拜特生物技術有限公司)；引物合成及樣品測序由鉑尚生物技術（上海）有限公司完成。
1.2方法
1.2.1茶樹葉片總RNA及基因組DNA的提取本試驗參照多糖多酚植物總RNA提取試劑盒[天根生化科技（北京）有限公司]提取茶樹總RNA；采用FHPlantDNAKit(北京德曼特爾生物科技有限公司)試劑盒提取紫葉茶樹基因組DNA。
1.2.2茶樹CsANS5′RACE、3′RACE及全長ORF的PCR擴增cDNA第一鏈的合成按RevertAidTMFirst-StrandcDNASynthesisKi試劑盒說明書進行。根據已報道的擬南芥、葡萄、茶樹等ANS基因序列，用DNAMAN設計同源克隆引物。上游引物：5′-CAACAATGATGACTACAGTGGCTG-3′，下游引物：5′-GCGCCTTTAGAGCCAAGTTCTTG-3′。PCR擴增體系：12.5µLEx-Taqmix，2µLcDNA模板，0.5µLANS-R，0.5µLANS-F，補ddH2O至25µL體系。94℃預變性4min，94℃變性40s，56℃退火30s，72℃延伸3min，35個循環，最后72℃延伸10min進行PCR擴增。在其ORF兩端設計特異引物qANS-R：5′-ATGGCTCTCTGTACATATGCATGTC-3′；qANS-F：5′-TTATACAATTGTTACACCCCCGGTC-3′擴增全長序列。
1.2.3CsANS基因啟動子的克隆根據TaKaRaGenomeWalkingKit引物設計原則，在已知的茶樹ANS基因（GenBank收錄號為AY830416.1）的已知序列區（最好不少于500bp）分別設計3條反向且退火溫度較高的特異性引物SP1、SP2和SP3，再與試劑盒中提供的4種經過獨特設計的退火溫度較低的兼并引物AP1、AP2、AP3和AP4進行熱不對稱PCR反應[6]，經過3次巢式PCR反應獲得已知序列的側翼序列。用于擴增ANS基因啟動子序列的特異性引物情況詳見表1。以提取的武夷奇種C18茶樹葉片DNA為模板，按照TaKaRaGenomeWalkingKit說明和林玉玲等[7]的方法進行ANS基因啟動子的克隆。PCR產物經1.5%瓊脂糖凝膠電泳后，切下目的條帶克隆至pMD18-T載體，37℃連接過夜后進行轉化測序（鉑尚生物技術有限公司）。
1.2.4熒光定量PCR表達分析分別提取遮光75%、60%和全光照處理（CK）的武夷奇種C18第一葉位總RNA，用逆轉錄試劑盒（TaKaRa）反轉錄成cDNA，稀釋10倍作模板。以18S-rRNA基因為內參（18SⅠ：5′-CCTGAGAAACGGCTACCACA-3′，18SⅡ：5′-CACCAGACTTGCCCTCCA-3′）。運用DNAMAN軟件，按照熒光定量PCR引物設計原則，設計熒光定量PCR引物（ANS-R：5′-GTTGCTGTAATAGGCGATGGTG-3′，ANS-F：5′-CCTGTTGGACTGTAATCTGCTAAG-3′）。參照SYBRPrimeScriptTMRT-PCRKit（TaKaRa）說明書，進行熒光定量PCR擴增體系：cDNA模板1µL，2×SYBRPremixEx-TaqTM5µL，上下游引物（10µmol•L-1）各0.2µL，用RNase-freeH2O補足至10µL。95℃預變性30s，95℃變性5s，60℃復性34s，共40個循環。每份樣品設3次重復。試驗數據應用MicrosoftExcel2007軟件，采用2-ΔΔCt法計算其相對表達量[8]；應用SPSS軟件對結果進行差異顯著性分析。應用MicrosoftExcel2007軟件作柱狀圖。
1.2.5生物信息學分析CsANS序列通過在線NCBI的Blast功能進行氨基酸序列同源性比較；通過Protparam軟件對基因的分子量、等電點進行預測，初步分析目的基因的功能；通過TMHMM和TMPred軟件進行蛋白質跨膜結構的預測；SignalP4.1進行信號肽預測；在線SOPMA預測蛋白質二級結構。ProtCompVersion9.0進行亞細胞定位預測。啟動子序列通過在線PlantCAR[9]及Place軟件[10]預測其順式作用元件的種類、分布情況和生物學功能[11]。通過在線軟件BDGP[12]預測轉錄起始位點及可能的核心啟動子區域。
2結果與分析
2.1茶樹CsANS基因cDNA全長克隆
2.1.1茶樹CsANS基因PCR結果分析經PCR擴增回收測序及使用DNAman軟件拼接獲得CsANS基因全長序列1000bp（GenBank收錄號為KT215319）。（圖1）該序列包含1個完整的閱讀框（15~977bp），編碼320個氨基酸，該基因含有起始密碼子ATG、終止密碼子TAA，并含有保守功能結構域DIOX-N、20G-Fell-Oxy，屬于DIOX-N和20G-Fell-Oxy超級家族。
2.1.2茶樹CsANS基因的進化分析將武夷奇種C18茶樹ANS基因的氨基酸序列與已知的茶樹、高叢越橘（Vacciniumcorymbosum）、和甘薯（Ipomoeabatatas）等11種植物ANS基因的氨基酸序列進行同源進化樹分析（圖3）。發現所克隆的ANS蛋白與同屬茶樹ANS蛋白（登錄號：AY830416.1）的一致性高達100%。與其他物種比較，發現茶樹ANS蛋白在親緣關系上與高叢越橘最近，同源性為78%。
2.1.3CsANS基因氨基酸生物信息學分析通過ProtParam軟件對CsANS氨基酸進行基本信息分析可知，CsANS基因編碼320個氨基酸；相對分子量36113.6kD；理論等電點pI為6.23；負電荷殘基（Asp+Glu）為46個，正電荷殘基（Arg+Lys）為43個；不穩定指數為41.05，屬于不穩定蛋白；脂溶系數為：88.97，平均疏水性（GRAVY）為－0.397；分子式：C1626H2576N432O472S12，總原子數為5118，氨基酸組成中谷氨酸含量最高，占總氨基酸的10.3%；其次為甘氨酸，占6.9%，其他氨基酸占82.8%。利用在線軟件TMHMMServerv.2.0工具預測CsANS蛋白的跨膜螺旋區，如圖4顯示，該蛋白不是膜蛋白，無跨膜螺旋區。使用TMpred預測也顯示蛋白都分布在膜外，無跨膜蛋白。通過在線軟件COILS對CsANS氨基酸預測，在CsANS蛋白的25個氨基酸左右預測到強超螺旋信號。經過SignalP-4.1預測信號肽顯示，CsANS編碼的氨基酸不含信號肽，不是分泌蛋白。對氨基酸的二級結構預測顯示CsANS編碼的氨基酸中α螺旋結構較多，有125個占所有氨基酸的39.06%，其次為無規則卷曲占31.87%，延伸鏈占17.81%，β折疊所占比例最低為11.25%。通過ProtCompVersion9.0軟件進行亞細胞定位預測，其亞細胞定位在細胞質。
2.2CsANS基因啟動子克隆
2.2.1CsANS基因啟動子擴增結果以武夷奇種C18的DNA為模板，經3輪巢式PCR反應后，擴增到1條大于1000bp的目的片段（圖5）。將該片段進行克隆、測序，結果顯示，獲得的片段實際長度為1236bp。序列經過分析整理后，以ATG為起始位點，得到茶樹CsANS上游長度為1010bp的DNA序列。
2.2.2茶樹CsANS啟動子轉錄起始位點的預測經過啟動子轉錄起始位點在線預測，茶樹CsANS基因1010bp的5′端調控序列可能存在3處核心啟動子區域，位于35~85、316~366、480~530bp，分值分別為0.96、1和0.88，可能的轉錄起始位點分別為G、C和T。此結果可推測位于316~366bp的序列很可能就是該基因真正的核心啟動子區域，轉錄起始位點為位于第357bp的C（圖6）。
2.2.3茶樹CsANS基因啟動子順式元件分析啟動子生物學功能的在線預測結果表明，CsANS基因啟動子區域中，除了含有大量的核心啟動子元件如CAAT-box和TATA-box之外，還存在多種順式元件，如脫落酸相關元件ABRE，厭氧誘導相關的元件ARE，熱應激反應相關元件HSE，晝夜控制調節元件circadian，低溫應答元件LTR，光響應相關元件Sp1、ACE、I-box及MYB結合位點等（表2）。
2.3相對熒光定量PCR表達分析以18S-rRNA為內參，采用實時熒光定量PCR對不同遮光處理及未處理的武夷奇種C18葉片CsANS基因表達進行了分析，結果（圖7）表明，其表達量在全光照處理（CK）時較高，75%遮光時較低。隨著遮光度增加，呈現下調趨勢。說明茶樹葉片在光照強時花青素合成酶（ANS）表達量高，光照弱時表達量低。
3討論
CsANS是紫葉茶樹花青素合成的最后一個酶，也是將無色花青素經氧化脫水形成紅紫色花青素的最關鍵酶，此中間產物進一步與3-O-葡萄糖基轉移酶（3GT）偶聯并且被傳送到液泡中，形成顯色的3-O-糖苷化花青苷[13]，在植物色澤形成中具有重要作用[14]。ANS基因最初是利用轉座子標簽技術從玉米的A2突變體中鑒定和克隆得到[15]，近年來在茶樹（AY830416.1）、擬南芥（AT4G2288）、小麥（T.aestivum，AB247921）[16-17]等多種植物中也已經得到其克隆。本研究從武夷奇種C18中克隆得到了CsANS的cDNA全長序列，該基因編碼的蛋白具有典型ANS蛋白的保守結構域：DIOX-N、20G-Fell-Oxy。DIOX-N（嗎啡合成非血紅素加氧酶的N-末端）是蛋白質與2-酮戊二酸/鐵（Ⅱ）依賴性雙加氧酶活性的高度保守的N-末端區域。2OG-FeⅡ_Oxy氧化酶結構域由2-酮戊二酸和Fe(Ⅱ)-依賴的氧化酶超家族組成，該家族包括脯氨酰4-羥化酶α亞基的C末端。全酶由一個α2β2復合物組成，α亞基是其主要的活性位點。能夠催化反應：前膠原L-脯氨酸+2-酮戊二酸+O2=前膠原反式-4-羥基-L-脯氨酸+琥珀酸+CO2[14]。與其他已知的ANS蛋白相比，CsANS編碼的氨基酸具有較高的同源性，它與高叢越橘（JN654701.1）的同源性較高，一致性為78%。所以推斷CsANS與高叢越橘中典型的花青苷元合成酶基因的生物學功能類似。環境信號激活花青素苷合成途徑，并促使茶樹葉片開始積累花青素[18-20]。
第2篇：生物信息學分析范文
>> 黃瓜DVR基因的生物信息學分析 結核分枝桿菌pst S1基因的擴增及生物信息學分析 丙酮醛誘導細胞凋亡相關基因SHMT2L的生物信息學分析 子宮內膜異位癥相關基因和microRNA的挖掘及生物信息學分析 FZ6基因及其蛋白的生物信息學分析 丹參SmNAC1基因的克隆和生物信息學分析 小菜蛾p38MAPK基因的克隆與生物信息學分析 沙棘WRI1轉錄因子基因的生物信息學分析 水稻2個F―box基因的生物信息學分析 小菜蛾PxALP1基因的克隆與生物信息學分析 太子參分解代謝關鍵酶8′羥化酶基因的克隆及生物信息學分析 癲癇相關基因SCN1A啟動子區多態性位點的生物信息學分析 結核分枝桿菌38kDa蛋白結構與功能的生物信息學分析 玉米淹水誘導表達ZmERF5基因啟動子的克隆與生物信息學分析 茶陵野生稻冷響應基因OrCr3的克隆及其生物信息學分析 黃芩葡萄糖醛酸水解酶基因的克隆、生物信息學分析及表達 黔北麻羊RERGL基因cDNA克隆與生物信息學分析 不同物種GATA—2基因編碼區生物信息學分析 石榴等觀賞植物DFR基因生物信息學分析 高叢越桔UFGT基因電子克隆和生物信息學分析 常見問題解答 當前所在位置：l），包括26種古細菌，286種真細菌。截至2013年9月，收錄在GenBank已測基因組全序列的植物病原細菌種類達31種，依靠傳統的研究思想和試驗手段注釋如此龐大的生物信息資源幾乎是不可能的。生物信息學的首要任務之一是分析新基因的功能，即從大量不連續的信息中發現其中隱藏著的重要信息。
通過多重序列比對篩選保守序列是生物信息學方法的基礎，幾乎所有的注釋序列的意義、研究序列結構的方法都是建立在此基礎上的。保守序列是指病毒在進化過程中基因組序列保持不變或變異很小的序列。在進化過程中，變化很小或者不變的序列往往承擔著極其重要的功能，一旦出現變化，功能就會受影響或者被破壞，物種就有被淘汰的危險。因此，保持不變或變化很小的序列可能具有相同的功能。國際上已有專門的數據庫（如Blocks、PROSITE和IDENTIFY）和分析軟件（如BLAST、DNAsis、FASTA、GCG、MOST、Emotif和Tool）用于保守序列的分析。
本研究利用生物信息學方法對歐文氏桿菌基因組進行分析，發現了71個與鐵代謝相關的基因，分別參與了歐文氏桿菌中鐵載體的生物合成以及鐵的運輸、吸收、貯存和調控。
參考文獻：
[1] BULTREYS A， GHEYSEN I， MARAITE H， et al. Characterization of fluorescent and non-fluorescent peptide siderophores produced by Pseudomonas syringae strains and their potential use in strain identification[J]. Applied and Environmental Microbiology，2001，67（4）：1718-1727.
[2] DERBYSHIRE P， BALDWIN T， STEVENSON P， et al. Expression in Escherichia coli K-12 of the 76， 000-dalton iron-regulated outer membrane protein of Shigella flexneri confers sensitivity to cloacin DF13 in the absence of Shigella O antigen[J]. Infection Immunity，1989，57（9）：2794-2798.
[3] BELL M， SEBAIHIA L， PRITCHARD，et al. Genome sequence of the enterobacterial phytopathogen Erwinia carotovora subsp. atroseptica and characterization of virulence factors[J]. Proceedings of the National Academy of Science of the United State of America，2004，101（30）：11105-11110.
[4] RAYMOND K N， EMILY A， DERTZ， et al. Enterobactin： An archetype for microbial iron transport[J]. Proceedings of the National Academy of Science of the United State of America，2003，100（7）：3584-3588.
[5] VELAYUDHAN J， HUGHES N J， MCCOLM A A， et al. Iron acquisition and virulence in Helicobacter pylori： a major role for FeoB， a high-affinity ferrous iron transporter[J]. Journal of Molecular Biology，2000，37（2）：274-286.
[6] LILLARDJR J W， BEARDEN S W ， FETHERSTON J D， et al. The haemin storage （Hms+） phenotype of Yersinia pestis is not essential for the pathogenesis of bubonic plague in mammals[J].Microbiology，1999，145（1）：197-209.
[7] PERRY R D，SHAH J， BEARDEN S W， et al. Yersinia pestis TonB： role in iron， heme， and hemoprotein utilization[J]. Infection and Immunity，2003，71（7）：4159-4162.
[8] MAZMANIAN S K， SKAAR E P， GASPAR A H， et al. Passage of heme-iron across the envelope of Staphylococcus aureus[J]. Science，2003，299（5608）：906-909.
[9] MORRISSEY J A， COCKAYNE A， BRUMMELL K， et al. The staphylococcal ferritins are differentially regulated in response to iron and manganese and via PerR and Fur[J]. Infection and Immunity，2004，72（2）：972-979.
第3篇：生物信息學分析范文
關鍵詞：結核分枝桿菌；pst S1基因；擴增；生物信息學
結核病（Tuberculosis， TB ）是由結核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis， MTB）所致的、以呼吸系統感染為主的慢性傳染病。世界衛生組織全球結核病疫情報告表明，當前結核病已成為可治性感染疾患中頭號致死疾病[1]。到目前為止對結核分枝桿菌的研究已經發現了很多特異性的抗原，但還沒有一個單抗原能達到WHO對結核診斷抗原的陽性率要求，即總陽性率大于80%，特異性大于95%[2]。動物實驗表明，結核分枝桿菌分泌蛋白Pst S1是比較重要和相對特異的一種抗原，可引起特異的保護性免疫反應。因此，可用作亞單位疫苗。本研究對pst S1基因進行擴增，利用生物信息學方法對該基因進行分析，為構建新型結核疫苗、制造診斷試劑和設計藥物靶點提供理論依據。
1材料和方法
1.1材料
DNA標準分子量marker、2×PCR Master Mix、細菌基因組提取試劑盒、DNA電泳凝膠回收試劑盒購自Promega公司，Agarose購自西班牙，其他試劑均為國產分析純，結核分枝桿菌為濰坊市第二人民醫院患者體內分離。
1.2方法
1.2.1 引物的設計
根據GenBank報道的結核分枝桿菌pst S1基因序列，自行設計特異性引物，序列如下：P1：gtggaattcgtgaaaattcgtttgcat； P2：atactcgaggctggaaatcgtcgcgat。均由上海生物工程公司合成。
1.2.2 結核分枝桿菌基因組DNA的提取
將結核分枝桿菌接種于蘇通液體培養基中，37℃培養4周，取3ml培養物80℃，滅活2h，按照細菌基因組提取試劑盒的操作說明操作（該步在市疾病預防控制中心生物安全三級實驗室中完成）。
1.2.3 pst S1基因的擴增和生物信息學分析
以MTB基因組DNA為模板，按照常規PCR條件進行擴增。擴增條件：94℃預變性5min，94℃變性1min，61℃復性1min，72℃延伸1min，循環30次，72℃延伸8min。將擴增出的pst S1基因送上海生物公司進行測序，然后利用DNA Star5. 0軟件中對pst S1基因的測序結果進行分析，測其蛋白的二級結構。
2結果
2.1 pst S1基因的測序結果及編碼蛋白的分子特征
測序結果表明， 擴增的pst S1基因的全長1112bp， 與GenBank中公布的標準株H37Rv的pst S1基因的核酸序列相比較同源性為92.7%。GC含量為64.95%，編碼362個氨基酸。推導出的蛋白分子質量約為38kD，含有74個強堿性氨基酸（K，R），28個強酸性氨基酸（D，E），101個疏水性氨基酸（A， I， L， F，W，V），68個極性氨基酸（N，C，Q， S，T，Y），等電點為11.989。
2.2pst S1基因編碼蛋白結構預測及可讀框分析
用Chou-Fasman法分析Pst S1基因編碼蛋白的二級結構，可見有11個α螺旋、5個β折疊和32個β轉角。一般認為α螺旋、β折疊結構較規則，形態固定，常處于蛋白質的內部；而β轉角和無規則卷曲多處于蛋白質的表面，有利于抗體空間構象上與抗原的嵌合，其膜外的β轉角可能是具有較強免疫原性的區域，見圖1。通過分析還可見該基因含有多個ORF，其中最長的一個是756bp，可能是編碼序列。
2.3 pst S1基因的親水性、疏水性以及抗原性分析
運用生物信息學軟件DNAstar6.0的Protean對pst S1基因表達蛋白的親水性和疏水性預測分析，表明pst S1基因的含有多個較強的親水區，可能是形成抗原表位的重要部位。用Jameson-Wolf方法抗原性分析顯示pst S1有多個明顯的具有抗原活性的結構域 ，抗原性指數最強為1.7，結合Hopp-Woods方法進行親水性分析，表明這些結構域的親水性普遍較強，二級結構預測顯示該基因含有大量β轉角結構，結合AMPHI方法預測該基因含有21個免疫優勢輔T淋巴細胞抗原位點，7個含有特定基序（motif）的潛在T 淋巴細胞抗原決定簇。綜合上述分析，表明這個基因可能含有良好的抗原
3討論
在結核分枝桿菌已發現的特異性抗原中，Pst S1抗原是目前公認的血清學診斷的最佳單抗原，并發展有多個商品化的試劑盒[3]。Pst S1蛋白是一種磷酸鹽轉運蛋白 [4]，以膜蛋白和分泌蛋白的形式存在，能刺激機體產生體液免疫和細胞免疫，特異性較強。通過分析發現，該株結核桿菌與GenBank中公布的標準株H37Rv的pst S1基因的核酸序列相比較同源性為92.7%，變異程度較小；該基因編碼蛋白含有多個β轉角結構，有利于抗體空間構象上與抗原的嵌合；含有多個明顯的具有抗原活性的結構域和免疫優勢輔T 淋巴細胞抗原位點，抗原性較強；并且該菌株的生物學特性與其它株相比基本相同，對常見的抗結核藥物具有耐藥性。所以該菌株具有一定的代表性，其分泌蛋白不僅可能是治療結核病的新的切人點，而且有可能作為新型亞單位疫苗用于防止結核病復發。本研究成功擴增了Pst S1基因，為地方結核病的防治以及進一步研究其生物學功能和潛在的臨床應用前景奠定了基礎。
參考文獻：
[1]WHO.Global tuberculosis control：surveillance，planning，finacing[J].Geneva：World Health Organization，2006：242.
[2]Julian E，Matas L，Alcaide J，et parison of antibody response to a potential combination of specific glycolipids and proteins for test sensitivity improvement in tuberculosis serodiagnosis [J].Clin Diagn Lab Immunol， 2004，11（1）：70-76.
第4篇：生物信息學分析范文
【摘要】 目的：從歐猥迭宮絳蟲成蟲cDNA文庫中識別出膜聯蛋白E1（Annexin E1）基因，并對其進行生物信息學分析和功能預測。方法：從歐猥迭宮絳蟲cDNA文庫中獲取Annexin E1基因的核酸序列，應用NCBI、ExPASy等多種生物信息學在線分析工具結合Vector NTI Advance 10、Geneious Pro等軟件包，對所獲基因及其編碼蛋白的基本理化特征、亞細胞定位、保守功能域、抗原表位、二級結構及拓撲結構等進行預測，建立蛋白質三級空間結構模型及構建其分子進化樹。結果：Annexin E1編碼354個氨基酸殘基，理論分子量為40168.0Da，具有4個完整的保守功能域。位于細胞內，無信號肽及跨膜結構，存在6個潛在抗原表位。二級結構主要以α 螺旋為主，結構和功能有關的位點高度保守，具有多個磷酸化位點。在進化的過程中與絳蟲類親緣較近，而與脊椎類親緣較遠。結論：Annexin E1編碼蛋白及潛在的抗原表位與宿主同源性低，可能作為研發新型免疫診斷方法的理想分子靶標。
【關鍵詞】 歐猥迭宮絳蟲；膜聯蛋白；結構；功能；生物信息學
［ABSTRACT］ Objective: To identify the Annexin E1 gene from cDNA library of Spirometra erinaceieuropaei adult worm and predict its structure and function by applying the bioinformatics. Methods: Nucleic acid sequences of Annexin E1 gene was obtained from cDNA library of Spirometra erinaceieuropaei， and application tools were provided by bioinformatics websites and other bioinformatics software packages such as Vector NTI Advance 10， Geneious Pro etc. The status of encoded proteins were predicted including the basic physical and chemical properties， subcellular localization， conservative functional domains， domains， antigenic epitopes， secondary structure and topology， etc. Besides， tertiary structure of the protein was established based on homology modeling， undertook multisequence homological alignment and phylogenetic analysis. Results: Annexin E1 encoded 354 amino acid residues with a theoretical molecular 40168.0Da. The main secondary structure was αhelix with four complete conservative domains. Structure and function of the highly conserved sites were with multiple phosphorylation sites. It contained no signal peptide and transmembrane helices， six potential antigenic epitopes， locates outside of membrane. In evolution， it was close relative to tapeworm and distant relative to the vertebrate. Conclusions: Homology is low between encoded protein and potential antigen epitopes of Annexin E1 and host′s， it might be a desirable molecular target for immunological tests.
［KEY WORDS］ Spirometra erinaceieuropaei; Annexin; Structure; Function; Bioinformatics
歐猥迭宮絳蟲（Spirometra erinaceieuropaei）又名曼氏迭宮絳蟲（Spirometra mansoni），是迭宮屬寄生蟲研究的重要模式生物，寄生于人體可引起裂頭蚴病［1］。Annexin是一類鈣依賴的磷脂結合蛋白超家族，廣泛分布于各種真核生物細胞中，約占細胞總蛋白質的2%左右，具有多種生物學功能，在細胞中主要參與膜轉運及膜表面一系列依賴于鈣調蛋白的活動。Annexin超家族各成員在結構上具有高度保守性，C端均具有由約70個氨基酸殘基組成的4個保守重復序列，而其N末端由于氨基酸序列、長度不同而功能各異［2］。目前，國內、外關于寄生蟲Annexin基因家族的研究較少，其具體生物學功能尚不清楚。本研究在構建歐猥迭宮絳蟲成蟲全長cDNA文庫、5′端表達序列標簽（EST）測序的基礎上，利用生物信息學方法對歐猥迭宮絳蟲Annexin E1基因及編碼的蛋白質進行了理化性質、物種進化、空間結構等分析及預測，為其重組蛋白表達、純化及作為研發新型免疫診斷抗原的侯選分子靶標等研究提供基礎。
鄔強等.歐猥迭宮絳蟲膜聯蛋白E1基因的生物信息學分析
1 材料與方法
1.1 材料
歐猥迭宮絳蟲Annexin E1基因源自歐猥迭宮絳蟲成蟲的cDNA文庫，通過EST 5′端大規模隨機測序，歸并unigene后進行初步生物信息學分析，發現基因號GDTC004_G12的氨基酸水平與Annexin家族高度相似性，且5′端完整，然后進行3′端延長測序至Poly（A）拼接獲得。其他寄生蟲及模式生物的Annexin核酸序列及蛋白質序列均源自美國國立生物技術信息中心數據庫，所獲物種及Genbank序列號為：豬帶絳蟲（Taenia solium， AY998562.1）、日本血吸蟲（Schistosoma japonicum， FN315079.1）、馬來絲蟲（Brugia malayi， XP_001894032）、黑腹果蠅（Drosophila melanogaster， NM_167519.1）、秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans， AAA99775）斑馬魚（Danio rerio， AAI54294）、擬南芥（Arabidopsis thaliana， NP_196584）、非洲爪蟾（Xenopus laevis， NP_001082442.1）、原雞（Gallus gallus， XM_421623.2）、小鼠（Mus musculus， NM_009674.3）、人（Homo sapiens， BT007975.1）。
1.2 方法
將基因的核苷酸、編碼氨基酸序列與Genbank中的數據進行比對，鑒定其來源，判斷與其他物種基因的一致性及是否為全長；將該蛋白氨基酸序列進行多序列同源比對分析，并與其他物種的Annexin進行比對，用Geneious Pro 4.8.2以NJ法構建出分子進化樹；采用蛋白質專家分析工具ExPASy和Vector NTI Advance 10對蛋白質的基本理化性質進行預測；應用TargetP、Tmpred和PredictProtein等程序對蛋白質的亞細胞定位、跨膜和信號肽情況進行推測；通過Motif scan、InterproScan、ScanProsite、Pfam及BepiPred等對模體、功能域、催化位點、抗原表位等進行預測；運用PredictProtein、COILS等工具對蛋白質的二級結構進行預測；在SWISSMODEL中尋找空間結構同源模板，優化產生該蛋白的三維結構模型，并用Rastop軟件進行可視化分析。
2 結果
2.1 保守功能域、蛋白質功能基序、蛋白質結構域預測
利用Blastn進行核酸水平相似性的搜索，沒有得到與該基因序列高度相似的基因。經ORF finder程序尋找開放閱讀框架，顯示該基因全長為1250bp，編碼區為50～1112bp，編碼354個氨基酸，具Poly（A）尾，具體序列如下。
該氨基酸序列具有4個完整的保守功能域（3196aa， 103176aa， 208274aa， 284348aa），為全長基因，確定為Annexin家族成員（已提交Genbank，Accession: HM572242），見圖1。
圖1 Annexin E1保守功能域結構
2.2 Annexin E1與其他物種Annexin氨基酸序列多序列比對、同源性及分子進化分析
海南醫學院學報 Vol.16 No.9 Sep.2010
Annexin E1氨基酸序列與其他物種Annexin氨基酸序列進行多序列比對，在多個氨基酸位點上各物種間完全相同，高度保守。Blastp氨基酸序列相似性分析結果表明，歐猥迭宮絳蟲Annexin E1與豬帶絳蟲、日本血吸蟲的相似性最高，分別為60.4%、42.3%，而與人、小鼠等脊椎動物的相似性最低，均低于33.2%。選取了11個代表性物種的膜聯蛋白，使用Geneious Pro 4.8.2軟件用NJ算法構建出分子進化樹，見圖2。結果表明歐猥迭宮絳蟲Annexin E1與脊椎動物的親緣關系較遠，而與其他寄生蟲的親緣關系接近。
圖2 annexin E1蛋白分子進化樹
2.3 蛋白質的基本理化性征
通過Expasy的protprom工具及Vector NTI Advance 10軟件可得出以下的預測結果，Annexin E1編碼354個氨基酸，理論分子質量為40168.0 Da，理論等電點為6.28，理論分子式為C1773H2858N486O544S15，天冬氨酸和谷氨酸共51個，精氨酸和賴氨酸共49個。280nm處水溶液中消光系數在35870和36120之間，如果成熟的Annexin E1蛋白N末端為甲硫氨酸時，在體外的哺乳動物網狀細胞中的半衰期為30h，在酵母菌和大腸桿菌中半衰期分別為20h和10h。不穩定系數為39.95，可認為是穩定蛋白。脂肪系數為90.40，總平均親水性為0.504，說明該蛋白為疏水蛋白。
2.4 細胞內蛋白質亞細胞定位、信號肽、跨膜結構及潛在抗原表位的預測
經targetP1.1 server分析，Annexin E1蛋白存在于胞內，不在線粒體中，無信號肽序列，為非分泌性蛋白質。將Annexin E1蛋白通過TMHMM 2.0分析，該蛋白不存在跨膜結構。利用TMpred等對細胞的親水、疏水性分析，Annexin E1大部分肽段基本上都具有較強的疏水性。經BepiPred分析，該蛋白質可能存在6個潛在抗原線性表位（232aa， 149164aa， 179200aa， 246254aa， 260268aa， 333341aa）。與人Annexin家族進行同源性比對發現，位于232aa位點的潛在表位的相似性最低，低于9.4%，故可能是較為理想的特異性診斷抗原表位。
2.5 蛋白質二級結構預測
Annexin E1氨基酸序列的二級結構及拓撲結構預測結果顯示其以α 螺旋為主，占62.15%，β折疊、轉角占2.54%，無規則卷曲占35.31%，見圖3。
注：第一行為編號，第二行為氨基酸序列，第三行代表預測結果，其中H代表α螺旋，E代表β折疊、轉角，···代表無規則卷曲，L代表環形loop結構。
圖3 annexin E1二級結構
2.6 蛋白質的三級結構預測
在SWISSMODEL中找到一個同源性最高的模板1wa3a，其同源性為39%，可根據其晶體結構進行同源建模［3］。進行再次比對，保守部位對齊，調整主鏈中各原子的位置，進行模型優化，產生其空間結構模型，見圖4。4個保守功能域均由α螺旋組成，以黃色螺旋標出。232aa段抗原表位在圖中以紅色部分標出。抗原表位上還包括了一個依賴蛋白激酶C的磷酸化位點，以藍球標出。
圖4 annexin E1蛋白三級結構
3 討論
Annexin超家族由超過1000種不同基因表達產物組成，廣泛存在于大多數真核生物細胞中，物種間高度保守［4］。目前Annexin超家族可以分為A、B、C、D、E 5個家族，E族主要存在于各類寄生蟲細胞，故本研究中將新發現的歐猥迭宮絳蟲Annexin命名為Annexin E1。近年來國內、外研究發現Annexin具有多種生物學功能，包括胞吐作用中的膜融合、囊泡運輸、信號轉導、鈣離子通道的形成、調控炎性反應、參與凝血過程、參與細胞凋亡、細胞分化和細胞骨架蛋白間的相互作用等［5］。采用基因抑制、基因敲除及RNA干擾等技術提示了不同Annexin的生物功能的新見解。目前，對Annexin家族的研究主要集中在A家族，即脊椎動物的Annexin，其與心血管疾病、腫瘤、炎癥、糖尿病及自身免疫病等密切相關，而對其他4個家族的Annexin研究甚少［6］。Zhang等［7］從豬帶絳蟲續絳期cDNA文庫中克隆出Annexin B1，證明其為研發預防囊尾蚴病疫苗的有效保護性抗原，并參與類似脊椎動物Annexin的炎癥、細胞凋亡過程。后續研究中發現Annexin B1可被分泌到細胞外，與人嗜酸性細胞膜結合致使鈣離子流入并誘導細胞凋亡，很可能是豬帶絳蟲抵制宿主防御的新機制［8］。
本研究通過對歐猥迭宮絳蟲Annexin E1基因進行生物學信息學分析和預測，發現該蛋白屬于Annexin家族的一員，具有很高的種屬特異性。與該家族的其他成員一樣，具有位于C端由4個功能域組成的中心結構域，呈圓盤狀，具有凸面和凹面。其中凸面包含膜磷脂結合位點及鈣離子結合位點，面向細胞膜。N端位于圓盤結構的凹面，包括蛋白水解位點、磷酸化位點及細胞質蛋白結合位點，為膜聯蛋白的調節區［9］。該蛋白不存在于細胞膜上，不含信號肽，不是分泌蛋白，這也其他Annexin家族一致。其是否可發生類似Annexin A族及豬帶絳蟲Annexin B1不依賴信號肽而轉運出細胞的現象，尚待其他研究來證實。
人體裂頭蚴病主要依靠從局部檢查出蟲體作出診斷，應用裂頭蚴粗抗原作為免疫輔助診斷，臨床誤診率較高，若有特異的診斷性抗原，就能及早診斷、治療。歐猥迭宮絳蟲Annexin E1的二級結構含有無規則卷曲結構，說明其有成為抗原的潛力。本研究發現Annexin E1與人Annexin家族各成員的同源性均低于25%，其潛在的主要抗原表位（232aa段）與同區域宿主蛋白的同源性更低，故可以利用基因重組技術，將其制成重組抗原，或是合成含有特征抗原決定簇的多肽抗原，相對于傳統的抗原物質，其特異性、敏感性很可能更高，繼而可研制出合適的新型診斷性抗原。
參考文獻
1 裘明華， 裘明德. 人裂頭蚴病和無頭蚴病:病原學的過去和現在［J］. 中國寄生蟲學與寄生蟲病雜志， 2009， 2(27):5460.
2 Fatimathas L， Moss SE. Annexins as disease modifiers［J］. Histol Histopathol， 2010， 25(4):527532.
3 Arnold K， Bordoli L， Kopp J， et al. The SWISSMODEL Workspace: A web based environment for protein structure homology modeling［J］. Bioinformatics， 2006， 22(12):195201.
4 Monastyrskaya K， Babiychuk EB， Draeger A. The annexins: spatial and temporal coordination of signaling events during cellular stress［J］. Cell Mol Life Sci， 2009， 66(16):26232642.
5 Mortimer JC， Laohavisit A， Macpherson N， et al. Annexins: multifunctional components of growth and adaptation［J］. J Exp Bot，2008， 59(3):533544.
6 Talukdar T， Gorecka KM， de CarvalhoNiebel F， et al. Annexinscalciumand membranebinding proteins in the plant kingdom: potential role in nodulation and mycorrhization in Medicago truncatula［J］. Acta Biochim Pol，2009， 56(2):199210.
7 Zhang Y， Wang KH， Guo YJ， et al. Annexin B1 from Taenia solium metacestodes is a newly characterized member of the annexin family［J］. Biol Chem，2007， 388(6):601610.
第5篇：生物信息學分析范文
【關鍵詞】 sla?dr基因; 湖南大圍子豬; 基因克隆; 異種移植
cloning and bioinformatics analysis of sla?dr genes in hunan daweizi pigs
wang yan1, xing xiao?wei1, xue li?qun2, huang sheng?qiang2, wu xiao?li1, wang wei1*
1cell transplantation & gene therapy center, third xiangya hospital of central south university, changsha 410013; 2department of animal science and technology, hunan agriculture university, changsha 410128, china
[abstract] aim: to evaluate the potential of daweizi pigs as xenotransplantation dnors from pigs to humans by analyzing the characteristics of sla?dr genes in hunan daweizi pigs. methods: sla?dra and sla?drb genes were amplified by rt?pcr, cloned into pucm?t vectors, sequenced and analyzed through blast in ncbi and related software in expasy. results: the sla?dra and sla?drb genes were 1 177 bp and 909 bp nucleotides in length, which contain opening reading frame (orf) and encode 252 and 266 amino acids respectively. comparing the sla?dra and sla?drb genes with their counterpart sequences of human, the homologies of amino acid sequences were 82% and 73% respectively. the amino acids in sla dr α chain of daweizi pigs from position 124 to 136, which bind to human cd4, showed only two differences with hla dra: a lleval change at position 127 and a serthr change at position 136. the amino acids in sla dr β chain of daweizi pigs from position 134 to 148, which bind to human cd4, were identical with hla?drb. further comparison with sla sequences published in genbank indicated that sla?drb gene found in daweizi pigs has polymorphism while the homology of sla?dra gene is up to 100%. conclusion: the cloned sla?dra and sla?drb in hunan daweizi pigs has high polymorphism with hla?dra and hla?drb in human, indicates that daweizi pigs have some advantages as xenotransplantation dnors from pigs to humans.
[keywords]swine leukocyte antigen dr allele (sla?dr); daweizi pigs; gene cloning; xenotransplantation
同種異體器官移植已成為治療終末期器官衰竭的一種有效手段, 豬被認為是異種移植最理想的供體來源[1]。然而, 如何解決免疫排斥問題仍是阻礙臨床大規模應用的主要問題之一[2]。豬的主要組織相容性復合體(majorhistocompatibility complex, mhc), 又稱作豬白細胞抗原(swine leukocte antigen, sla), 是由緊密連鎖的高度多態基因座所組成的染色體的一個遺傳區域, 它作為主要組織抗原, 參與移植排斥反應, 是引起異種移植急性細胞性排斥的主要遺傳因素[3]。通過對供體豬種進行篩查, 盡可能選擇與人類mhc同源性較高的豬種將有助于提高異種移植物在人體內的存活時間, 為臨床大規模開展將豬器官或細胞異種移植到人提供理想的供體豬種來源。
中國具有豐富的豬種種質資源, 不同的地域分布形成了豬種的多樣性和遺傳的相對穩定性, 為異種移植提供了可貴的研究和利用資源[4]。湖南大圍子豬是我國特有的地方豬種之一, 亦是湖南省著名地方優良豬種, 具有繁殖力強、 抗逆性強、 耐粗飼、 肉質好、 生長慢、 飼料效率高等種質性狀。但是, 大圍子豬能否作為異種移植的供體, 尤其是該豬種細胞表面sla特性如何, 目前尚不清楚。本研究將克隆湖南大圍子豬sla?dr基因, 分析其sla?dra和sla?drb基因特性, 比較與人cd4 分子結合部位大圍子豬sla?dr編碼氨基酸與人類相應dra、 drb的同源性, 為評價湖南大圍子豬在異種移植中的應用前景, 提供免疫學方面的依據。
1 材料和方法
1.1 材料 總rna抽提試劑盒購自美國gentra公司; cdna第一鏈合成試劑盒購自fermentas 公司; pucm?t載體、 引物、 電泳試劑等購自上海生工生物工程技術服務有限公司; pcr高保真克隆酶easy?a購自stratagene公司; dna marker(100 bp ladder)購自晶美生物工程公司; 湖南大圍子豬來自湖南望城大圍子豬保種基地。
1.2 方法
1.2.1 湖南大圍子豬sla?dra和sla?drb基因引物設計 根據genbank數據庫中已登錄的明尼蘇達小型豬(minnesota miniature swine)的sla?dr序列(登錄號為m93028, ab205163), 采用pcrdesn軟件設計以下引物。sla?dra: 上游引物 : 5′?ggc atc taa gga gaa aat gac?3′; 下游引物: 5′?cca ctc aaa gtt tat tgt att cag?3′, 預計擴增片段大小為1 177 bp; sla?drb: 上游引物: 5′?ttg tcc tct cct gtt ctc cag?3′; 下游引物: 5′?tag gac gca gag cat agc agg?3′, 預計擴增片段大小為909 bp。
1.2.2 rt?pcr擴增湖南大圍子豬sla?dra和sla?drb基因 在湖南大圍子豬保種群中隨機挑選兩頭個體, 以700 ml/l乙醇消毒耳尖取耳樣組織, 按rna抽提試劑盒(gentra公司)說明書方法提取總rna。測定每一樣品總rna的濃度, 模板定量為1 μg rna, 按revertaidtm first strand cdna synthesis kit說明書方法逆轉錄合成cdna第一鏈。以合成的cdna為模板進行pcr擴增, 20 μl pcr反應體系中, 分別加入下列物質: depc處理水13.5 μl, pcr緩沖液2 μl, 25 mmol/l mgcl2 1.6 μl, 10 mmol/l dntp混合物0.5 μl, 50 mmol/l上、 下游引物各0.2 μl, 模板1.6 μl, easy?a 高保真酶0.4 μl。在pe9700 型pcr 擴增儀上完成pcr擴增, 擴增條件如下: 先95℃預變性2 min 30 s, 94℃變性40 s, 58℃～59℃退火40 s, 72℃延伸40 s, 完成35個循環, 最后72℃延伸5 min, 置 4℃保溫。取3.5 μl pcr擴增產物, 1.5 g/l瓊脂糖凝膠電泳, 以鑒定pcr擴增結果。
1.2.3 湖南大圍子豬sla?dra和sla?drb基因克隆與鑒定 連接反應在10 μl體系中進行: 雙蒸水3 μl、 pcr產物1 μl、 pucm?t載體1 μl混勻后加入5 μl solutionⅰ, 16℃水浴連接過夜, 轉化感受態大腸桿菌jm109(采用cacl2法制備), 4℃靜置30 min后放入42℃水浴中熱休克90 s, 加入300 μl預熱的lb培養基, 37℃下振蕩培養(200 r/min) 45 min, 將菌液平鋪于含氨芐青霉素的固體培養基上, 37℃恒溫箱中培養過夜。挑取單克隆, 在含氨芐青霉素200 mg/l的液體lb培養基中培養, 以菌液為模板, pcr鑒定為陽性克隆, 抽提質粒, 送上海英駿生物技術有限公司雙向測序。
1.2.4 湖南大圍子豬sla?dra和sla?drb基因生物信息學分析 用ncbi homepage中的orf對湖南大圍子豬sla?dra和sla?drb基因的開放閱讀框進行識別; 用expasy服務器中的prosite scan軟件對sla?dra和sla?drb基因的功能域進行預測; 用ncbi中的blast及expasy服務器中的clustalw等軟件對獲得的sla?dra和sla?drb基因的序列結構進行比較分析。
2 結果
2.1 湖南大圍子豬sla?dra和sla?drb基因rt?pcr擴增結果 rt?pcr擴增結果顯示, 兩頭湖南大圍子豬sla?dra和sla?drb均有特異性擴增條帶, 大小分別為1 177 bp和909 bp, 與預期擴增片段大小一致(圖1)。
2.2 湖南大圍子豬sla?dra基因測序結果 測序大圍子豬sla?dra基因, 結果表明: 來源于兩個不同個體的sla?dra基因序列是一致的, 其cdna全長均為1 177 bp, 包含一個759 bp的完整的開放閱讀框, 推測編碼252個氨基酸。生物信息分析發現, sla?dra第1～23 位氨基酸為信號肽, 第24～107位氨基酸為α1 功能區, 第108～202位氨基酸為α2 功能區, 第203～252位氨基酸為穿膜和胞漿功能區。推測sla?dra蛋白中有1個camp和cgmp依賴的蛋白激酶磷酸化位點, 6個n?肉蔻酰化位點, 2個n?糖基化位點, 2個蛋白激酶c磷酸化位點, 1個酪蛋白激酶ⅱ磷酸化位點。
2.3 湖南大圍子豬sla?drb測序結果 測序大圍子豬sla?drb基因, 結果表明: 來源于兩個不同個體的sla?drb基因序列是一致的, 其cdna 全長為909 bp, 包含一個完整的開放閱讀框, 大小為801 bp, 推測編碼266個氨基酸。生物信息分析發現, sla?drb蛋白序列第1～29 位氨基酸為信號肽, 第30～123 位氨基酸為α1 功能區, 第124～217 位氨基酸為α2 功能區, 第218～266位氨基酸為穿膜和胞質功能區。推測sla?drb蛋白包括3個n?肉蔻酰化位點, 1個n?糖基化位點, 3個蛋白激酶c磷酸化位點, 1個酪蛋白激酶ⅱ磷酸化位點。
2.4 湖南大圍子豬sla?dr與人類相應hla?dr同源性比較 大圍子豬sla?dra與人類的hla? dra(bc071659)相比較, 在核苷酸水平同源性為88%, 編碼的氨基酸序列同源性為82%。sla dr α鏈與人cd4 分子結合部位介于第124至136位氨基酸, 大圍子豬sla?dra在此結合區域與人類相應的dra存在兩個氨基酸差異, 即: 第127 位(vallle), 第136位(thrser)(圖2)。
大圍子豬sla?drb與人類的hla?drb*09012(ay622551)相比較, 在核苷酸水平同源性為82%, 編碼的氨基酸序列同源性為73%。sla dr β 鏈與人cd4 分子結合部位位于第134至148位氨基酸, 大圍子豬sla?drb在此結合區域與人類相應的drb相比氨基酸序列源性為100%(圖3)。
2.5 湖南大圍子豬sla?dr基因與genbank里其它豬種序列同源性比較 大圍子豬與nih小型豬d單倍型(m93028)、 湖南沙子嶺豬(ef143987) sla?dra編碼的氨基酸同源性為100%, 與genbank里已發表的其它豬種的相應基因比較, 同源性高達99%以上。大圍子豬sla?drb基因與genbank登錄的許多豬種核苷酸和氨基酸序列同源性分別是93%～95%, 89%～95%, 并根據氨基酸比較結果建立種系進化樹(圖4)。
3 討論
免疫排斥反應仍是目前異種移植面臨的最大難題, 其中供受體組織相容性是研究異種移植排斥反應的關鍵問題。因此, 組織相容性復合物即白細胞抗原是篩選供體時必須考慮的因素。異種豬抗原(主要是豬白細胞抗原sla)是引起異種移植t淋巴細胞介導的急性細胞性排斥反應的主要遺傳因素[2]。sla被人t淋巴細胞識別存在直接識別和間接識別途徑[3]。在直接識別途徑中, 豬sla?ⅱ類抗原經自身抗原提呈細胞(apc)處理, 提呈給人cd4+t輔助細胞參與免疫排斥反應。人t細胞對豬異種抗原的間接識別是指豬的異種抗原以外源性蛋白質抗原的方式為人apc攝取、 加工后, 引起人特異性cd4+ t細胞的激活與效應。在異種移植細胞性排斥反應中, 異種抗原被人t細胞識別到底哪種識別途徑占優勢目前尚不清楚。andres等[5]認為在異種胰島移植中, 種系差異越小直接識別途徑占優勢, 種系差異越大、 間接識別途徑占優勢。因此, 對sla?ⅱ類基因的深入研究將有助于豬人異種器官移植的供受體配型選擇, 有助于攻克異種移植排斥反應, 篩選異種移植供體。
目前, 國內外都積極致力于研究各豬種的sla, 篩選異種移植供體, 更好的為異種移植應用于臨床服務。國外對yucatan小型豬[6]、 westran豬[7]等, 國內對中國西雙版納微型豬[8]、 湖南沙子嶺豬[9]、 廣西豬、 貴州香豬、 云南小耳豬[10, 11]等豬種作為研究模型, 通過克隆、 測序分析sla基因, 研究sla在異種移植排斥反應的發生機制中的作用。吳群等[12]對中國海南五指山豬進行研究, 指出五指山豬種在與人類mhc遺傳基因水平相似性方面有一定優勢; 在與人cd4相結合部位, 五指山豬sla?drb參與結合的關鍵氨基酸殘基與人類完全相同, 并且通過基因工程對五指山豬sla?dra分子兩個不同的氨基酸殘基進行必要的修飾和改造, 使其成為理想的異種移植供體。
湖南大圍子豬是湖南省著名的地方優良豬種, 具有繁殖力強、 抗逆性強、 耐粗飼、 肉質好、 生長慢、 飼料效率高等種質性狀。本研究首次克隆湖南大圍子豬的sla?dra和sla?drb序列。sla位于豬的第七號染色體, 由i類、 ⅱ類和ⅲ類3個基因簇組成。sla?i類基因和sla?ⅲ類基位于7號染色體的短臂, sla?ⅱ類基因則位于染色體長臂上。研究表明: sla?ⅱ類抗原的基因主要有β鏈基因和α鏈基因兩種, 分別編碼sla?i類抗原的β肽鏈和α肽鏈。編碼sla?ⅱ類抗原β鏈的基因座sla?dr和sla?dq已被證明存在顯著的等位基因多態性, 而這種多態性與sla?ⅱ類抗原的生物學特性又是密切相關。生物信息分析發現, sla?dra基因為高度保守序列, 各豬種間dra基因同源性高達99%以上, 而sla?drb基因在各豬種間具有豐富的多態性, 這一結論與文獻報道一致。
大圍子豬sla?dra 和sla?drb 與人類相應的dra、 drb相比, 氨基酸同源性分別為82%和73%。人cd4分子在排斥反應中發揮重要作用, sla dr α鏈與人cd4 分子結合部位介于第124～136 位氨基酸, 大圍子豬sla?dra在該結合區域與人類相應的dra存在兩個氨基酸差異, 即: 第127 位(lleval), 第136 位(serthr); sla dr β鏈與人cd4 分子結合部位位于第134至148位氨基酸, 大圍子豬sla?drb在該結合區域與人類相應的drb相比氨基酸序列同源性為100%。該結果說明, 湖南大圍子豬sla?dr基因與人的相應基因組織相容性較好, 可在異種移植排斥反應中以直接識別途徑即人cd4+t細胞直接識別豬細胞表面的sla?ⅱ分子。
總之, 通過本研究首次成功克隆了湖南大圍子豬sla?dra 和sla?drb基因序列, 發現該豬種與人類相應的dra和drb有高度同源性, 在免疫學特性方面具有一定的優勢, 提示該豬種可作為異種移植侯選供體。
【參考文獻】
[1] kazuhiko yamada, adam griesemer, masayoshi okumi. pigs as xenogeneic donors[j]. transplantation reviews, 2005, 19(3): 164-177.
[2] sprangers b, waer m, billiau ad. xenotransplantation: where are we in 2008?[j]. kidney international, 2008, 74(1): 14-21.
[3] vincenzo mirenda, dela golshayan, joseph read, et al. achieving permanent survival of islet xeno?grafts by independent manipulation of direct and indirect t?cell responses[j]. diabetes, 2005, 54: 1048-1055.
[4] 李幼平, 何秋明, 蔡紹暉, 等. 異種移植與中國地方豬種資源的利用[j]. 中國修復重建外科雜志, 1998, 13(1): 43-46.
[5] andres a, toso c, morel p, et al. phylogenetic disparity influences the predominance of direct over indirect pathway of antigen presentation in islet xenotransplantation[j]. transplantation proceedings, 2005, 37(1): 463-465.
[6] smith m, martens w, ho s, et al. dna sequence based typing of swine leukocyte antigens in yucatan miniature pigs[j]. xenotransplantation, 2005, 12(6): 481-488.
[7] lee jh, simond d, walters s, et al. characterization of the swine major histocom patibility complex alleles at eight loci in westran pigs[j]. xenotransplantation, 2005, 12(4): 303-307.
[8] 曾 嶸, 苗永旺, 霍金龍, 等. 微型豬近交系133家系sla?dq cdna的克隆和序列分析[j]. 中國實驗動物學報, 2005, 13 (4): 215-221.
第6篇：生物信息學分析范文
[關鍵詞] 基因芯片；子宮內膜異位癥；生物信息學分析；靶基因；microRNA
[中圖分類號] R711.710.46 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）04（a）-0012-05
[Abstract] Objective To analyze and predict the expression of endometriosis （EMs） genes by bioinformatics methods， in order to provide a new basis for revealing the essence of EMs at the gene level and developing new treatment drugs. Methods Download gene dates which were related to EMs in Gene Expression Omnibus（GEO）， were mined and analyzed by a series of bioinformatics tools， such as protparam， MotiScan， SignalP 4.0， NetPhos 2.0， TMHMM， GO， KEGG， STRING， BRB-Array Tools. Results 91 EMs related genes and 54 microRNA had been found in this study. These genes mainly involved in the process of cell proliferation regulation， cell apoptosis regulation and chemotaxis. Protein interaction network predicted 19 important EMs-related protein targets. Combined with target gene data mining， 134 EMs-related target genes were found. Conclusion Using bioinformatics method to analyze gene microarray data can acquire inner information of organisms， and provide new diagnostic markers and diagnostic thoughts for the early diagnosis of EMs.
[Key words] Microarray； Endometriosis； Bioinformatics； Target gene； MicroRNA
子m內膜異位癥（endometriosis，EMs）是一種常見的慢性婦科疾病，在女性人群中，發病率為10%～15%[1]，其臨床表現為不孕、痛經、慢性盆腔痛、痛等[2]，給年輕的女性帶來巨大的痛苦和經濟負擔。EMs是在子宮腔外部出現經過增殖、出血和再生的子宮內膜樣組織，其發病機制尚不清楚[3-4]。由于EMs病因復雜，目前主要治療手段是手術和激素治療，但該病的復發率高，達40%～50%[5]。因此，亟需新的有效的EMs治療方法。
基因調控在EMs的發展中起重要作用[6]。研究EMs患者的基因特征是開發新療法的有效步驟[7-8]，基因芯片數據能夠大規模地揭示基因遺傳背景。根據基因芯片數據可以發現，免疫內分泌的功能障礙是影響子宮內膜異位的重要因素[9]。生物信息學被應用于整理基因表達、基因功能、基因產物以及細胞功能相關的大量信息，來鑒定發病過程中的關鍵因子，預測合適的治療靶標[10]。目前這種方法已被用于改進肝細胞癌[11]、淋巴瘤[12]和口腔癌的診斷[13]。基因芯片技術與生物信息學分析的結合能夠為疾病的分子生物學研究提供新的研究視角。
本研究應用基因芯片分析軟件BRB-Array Tools對基因芯片公共數據庫的EMs相關基因和microRNA進行數據挖掘，并進行microRNA的靶基因預測。用生物信息學的方法對EMs的相關基因進行通路和功能的分析，找出EMs相關蛋白質相互作用的網絡調控的關鍵靶標，研究EMs的發病機制，為進一步在基因水平上揭示EMs的本質和發現藥物治療靶點、開發治療新藥提供新的依據。
1 材料與方法
1.1 材料
從美國國立生物信息技術中心（National Center for Biotechnology Information，NCBI）的公共基因芯片數據庫（Gene Expression Omnibus，GEO）[14]下載與EMs相關的基因和microRNA。
1.2 方法
①把EMs相關基因上傳到String（Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes）數據庫在線分析工具（http：//）[15-16]可獲得EMs相關基因蛋白-蛋白相互作用的網絡，篩選節點（Hub）蛋白。
②把EMs相關基因上傳到DAVID（Database for Annotation，Visualization，and Integrated Discovery）[17]，用功能注釋工具（Functional Annotation Tool），研究EMs相關基因參與FOTERM_MF_5以及GOTERM_BP_5基因本體數據庫（Gene Ontology，GO）[18]的分子功能和生物過程，分析EMs相關基因參與的PANTHER-PATHWAY和KEGG-PATHWAY數據庫中的生物學通路。
③應用PicTar2005[19]、TargetScan 5.1[20]、miRanda V5[21]3種軟件預測靶基因，有兩種或兩種以上的軟件同時預測到的結果則認為可靠。
2 結果
2.1 EMs相關基因的篩選
從公共基因芯片數據庫（Gene Expression Omnibus，GEO）下載與EMs相關的基因，共得到91個相關基因，結果見表1。
2.2 EMs相關基因的分析
對91個EMs相關基因編碼的蛋白進行蛋白-蛋白的相互作用網絡分析顯示，處于網絡節點的蛋白質有19個基因與之對應，分別是EGF、RELA、VEGFA、PCNA、PTEN、PIKCA、MDM2、MMP9、MMP1、NGF、PGR、PTGS2、IL11B、IL6、IL10、CD44、TP53、TNF、FOXO1，f明它們可能在致病中發揮著重要作用。GO富集分析結果顯示，EMs相關基因主要涉及細胞增殖、細胞凋亡、細胞代謝、信號轉導、趨化作用等反應過程（圖1）。生物學通路分析表明，EMs相關基因主要參與細胞因子受體互作、腫瘤通路、造血細胞系、Jak-STAT信號等生物學的通路（圖2）。
2.3 microRNA的靶基因預測
在PubMed數據庫中檢測到54個EMs相關的microRNA，聯合靶基因的數據挖掘和預測，共得到134個EMs的相關基因。
3 討論
EMs給社會和婦女帶來了嚴重的臨床上和經濟上的負擔，因此，需要將研究和資源的效用最大化來提高對疾病的了解，以便發展新的有效的治療方法。隨著近幾年生物信息學技術的興起，基因芯片技術已經成為生物醫學研究的基本方法。基因芯片是一種大規模高效率獲取生物信息的新型技術，能夠檢測分析各個組織內的表達基因的差異，隨著計算機技術的快速提高和生物數據的急劇增長，生物信息學這一剛剛興起的學科得到了前所未有的迅速發展[22]，尤其是應用生物信息學方法發現新基因和基因芯片，利用已知的核酸序列作為探針，與互補的靶核苷酸序列相互雜交，再進行信號的監測，最終完成定量或者定性的分析，在預防和新藥開發、輔助診斷疾病方面有廣闊的前景。生物信息學是涉及應用物理學、數學、生物學、化學、計算機等交叉學科的一門新興學科，應用現有的分析軟件和公共數據庫，可以探索生物分子結構和功能特性，為后續研究提供新的研究思路和方向。EMs的生物學過程復雜，決定了從基因組水平篩選與轉移相關表型的功能基因成為EMs治療研究的重要方向[23]。
本研究發現，EGF、RELA、VEGFA、PCNA、PTEN、PRKCA、MDM2、MMP9、MMP1、NGF、PGR、PTGS2、IL11B、IL6、IL10、CD44、TP53、TNF、FOXO1在EMs相關基因編碼蛋白-蛋白的作用網絡中起到節點蛋白的作用，推測這些基因對EMs的發病起重要作用。本研究通過GO富集分析和通路分析發現，EMs相關基因主要與細胞增殖調控、細胞凋亡調控、趨化作用有關。
綜上所述，本文應用生物信息學的方法對基于基因芯片數據庫挖掘的EMs基因及蛋白進行分析，為揭示EMs相關基因及microRNA的結構、功能、蛋白的相互作用提供了重要依據，發現了關鍵基因在EMs發生發展過程中可能起到重要的作用，為日后進一步研究EMs的發病機制、發現藥物治療的靶點，及為臨床治療和預防提供了新的切入點。
[參考文獻]
[1] Sourial S，Tempest N，Hapangama DK. Theories on the path？鄄ogenesis of Endometriosis [J]. International Journal of Reproductive Medicine，2014，2014：9.
[2] Giudice LC. Clinical pracice. Endometriosis [J]. N Engl J Med，2010，362（25）：2389-2398.
[3] Mathew D，Drury JA，Valentijn AJ，et al. In silico，in vitro and in vivo analysis identifies a potential role for steroid hormone regulation of FOXD3 in endometriosis-associated genes [J]. Human Reproduction，2016，31（2）：345-354.
[4] Aznaurova YB. Molecular aspects of development and regul？鄄ation of endometriosis [J]. Reproductive Biology and Endo？鄄crinology，2014，12（1）：50.
[5] Guo SW. Recurrence of endometriosis and its control [J]. Human Reproduction Update，2009，15（4）：441.
[6] Kobayashi H，Imanaka S，Nakamura H，et al. Understanding the role of epigenomic，genomic and genetic alterations in the development of endometriosis（review）[J].Molecular Medi？鄄cine Reports，2014，9（5）：1483-1505.
[7] Burney RO，Talbi S，Hamilton AE，et al. Gene expression analysis of endometrium reveals progesterone resistance and candidate susceptibility genes in women with endome？鄄triosis [J]. Endocrinology，2007，148（8）：3814-3826.
[8] Baranov VS，Ivaschenko TE，Liehr T，et al. Systems genetics view of endometriosis：a common complex disorder [J]. Euro？鄄pean Journal of Obstetrics & Gynecology & Reproductive Biology，2015，185：59-65.
[9] Khan MA. Genome-wide expressions in autologous euto？鄄pic and ectopic endometrium of fertile women with endom？鄄etriosis [J]. Reproductive Biology and Endocrinology，2012， 10（1）：84.
[10] Ping S，Ma C，Liu P，et al. Molecular mechanisms underl？鄄ying endometriosis pathogenesis revealed by bioinformatics analysis of microarray data [J]. Archives of Gynecology and Obstetrics，2016，293（4）：1-8.
[11] Zhang Y，Wang S，Dong L，et al. A Systems Biology-Based Classifier for Hepatocellular Carcinoma Diagnosis [J]. Plos One，2011，6（7）：e22426.
[12] O'Neill MC，Li S. Neural network analysis of lymphoma microarray data：prognosis and diagnosis near-perfect [J]. BMC Bioinformatics，2003，4（1）：13.
[13] Singaraju S，Prasad H，Singaraju M. Evolution of dental informatics as a major research tool in oral pathology [J]. Journal of Oral & Maxillofacial Pathology，2012，16（1）：83-87.
[14] Barrett T，Wilhite SE，Ledoux P，et al. NCBI GEO：Archive for functional genomics data sets―update [J]. Nucleic Acids Res，2013，41（Database issue）：D991-D995.
[15] Szklarczyk D，Franceschini A，Kuhn M，et al. The STRING database in 2011：functional interaction networks of prot？鄄eins，globally integrated and scored [J]. Nucleic Acids Res，2011，39（Database issue）：D561-D568.
[16] Franceschini A，Szklarczyk D，Frankild S，et al. STRING v9.1：protein-protein interaction networks，with increased coverage and integration [J]. Nucleic Acids Res，2013，41（Database issue）：D808-D815.
[17] Huang DW，Sherman BT，Lempicki RA. Systematic and integrative analysis of large gene lists using DAVID bioinf？鄄ormatics resources [J]. Nature Protocol，2009，4（1）：44-57.
[18] Ashburner M，Ball CA，Blake JA，et al. Gene ontology：tool for the unification of biology. The Gene Ontology Consortium [J]. Nat Genet，2000，25（1）：25-29.
[19] Kerk A，Grun D，Poy MN，et al. Combinatorial microRNA target predictions [J]. Nat Genet，2005，37（5）：495-500.
[20] Lewis BP，Burge CB，Bartel DP. Conserved seed pairing，often flanked by adenosines，indicates that thousands of human genes are microRNA targets [J]. Cell，2005，120（1）：15-20.
[21] Griffiths-Jones S，Saini HK，Dongen SV，et al. Tools for microRNA genomics [J]. Nucleic Acids Research，2008， 36（Database issue）：D154-D158.
[22] GuC，ShenT. cDNA microarray and bioinformatic analysis for the identification of key genes in Alzheimer's disease [J]. International Journal of Molecular Medicine，2014，33（2）：457-461.
第7篇：生物信息學分析范文
【摘要】
目的 應用生物信息學分析軟件預測細粒棘球蚴中國大陸株鐵蛋白（Eg. ferritin）氨基酸序列的結構與功能。方法 利用DNAman、NCBI/BLAST公共數據庫對目的基因的同源性進行比較分析。應用DNAstar、Biosun 等生物分析軟件對鐵蛋白的二級結構、抗原表位進行預測分析，應用SWISSMODEL對蛋白的三維結構進行模擬。結果 檢索Eg. ferritin氨基酸序列在其功能區的130AA內同源性為97.7%。不同生物間的同源性平均達40.79%。生物軟件預測：Eg. ferritin的分子量約16.7 kD，含非極性氨基酸68個，預測其抗原表位肽段為7N-12E，36H -43V， 55S-62H， 69Q-76R， 82A-89E， 102I-107E， 117A -124S，129L-136T。結論 Eg. ferritin的結構和功能及其抗原表位的預測對選取有價值的抗原肽段提供了依據。
【關鍵詞】 細粒棘球蚴中國大陸株；鐵蛋白；生物信息學；預測分析
Abstract: Objective To predict the structure and function of Eg.ferritin using bioinformatics method. Methods Homology of ferritin gene was analyzed Using DNAman and NCBI/BLAST database and second structure and antigen peptide of Eg.ferritin and imitate 3D structure of Eg.ferritin was predicted using DNAstar， Biosun et.al. biological softwares to. Results Deduced ferritin amino acid sequence homology was 97.7% in the 130AA and average homology of different species was 40.79% with the published ferritin gene. And it had 68 nonpolar amino acids and had 9 antigen peptide such as 7N-12E， 36H -43V， 55S-62H， 69Q-76R， 82A-89E， 102I-107E， 117A-124S， 129L-136T. Conclusions Using softwares to predict Eg.ferritin structure and antigen peptide can provide some theoretical bases for selecting some valuable antigen peptides.
Key words： echinococcus granulosus；ferritin；bioinformatics；predicting analysis
鐵蛋白（ferritin) 是普遍存在于生物體內的一種保守性較高的多功能多亞基蛋白，它不僅調節體內鐵的含量，而且在抵抗氧化損害、調節細胞增殖及機體的免疫反應等方面發揮了重要作用［1-4］。據此推斷鐵蛋白在寄生蟲的生理代謝活動中擔負著十分重要的作用，因此，它也成為各種寄生蟲疫苗研究中備受關注的候選分子。本文通過生物信息學方法預測細粒棘球蚴中國大陸株鐵蛋白（Eg. ferritin）氨基酸序列的結構與功能，為進一步研究其生物學功能提供線索，為其在肝包蟲的診斷、藥物研發和疫苗篩選方面提供依據。
1 材料與方法
1.1 材料
Eg. ferritin基因由本實驗室通過RT-PCR成功擴增，其它寄生蟲ferritin氨基酸序列源自GenBank。
1.2 方法
通過DNAman、DNAstar對重組基因序列進行分析并推算出其編碼的氨基酸序列。通過NCBI、BLAST在線軟件將Eg. ferritin cDNA序列與同源性較高的其它動物ferritin基因序列進行同源性分析。通過蛋白質分析軟件Biosun和DNAStar將肽鏈的二級結構（secondary structure）、親水性參數（hydrophilicity）、抗原性參數（antigenicity）、可塑性參數（flexibility）、表面可能性（Surface Probability）等5種參數綜合進行抗原表位的預測。
2 結果
2.1 Eg. ferritin基因開放閱讀框基因序列
DNAman 軟件對測序后的鐵蛋白基因序列進行分析，測序結果表明該基因開放閱讀框為435bp，基因序列，見圖1。
2.2 Eg. ferritin氨基酸序列的同源性分析
NCBI/Genbank/BLAST進行氨基酸序列的比較分析結果表明，推導的鐵蛋白氨基酸序列是由145個氨基酸殘基組成，與已知Genbank中ferritin氨基酸序列比較，并且在其功能區內的130AA同源性達97.7%。有三處氨基酸殘基 (陰影加黑標記) 與發表序列存在差異，見圖2。
用DNAman 對不同生物的鐵蛋白氨基酸序列進行同源性分析，其中與牛帶絳蟲(Taenia saginata)、日本血吸蟲(Schistosoma japonicum)、人鐵蛋白H鏈、曼氏血吸蟲(Schistosoma mansion)和肝片蟲(Fasciola hepatica)的ferritin平均同源性達40.79%。圖3（見封2）中黑色標記區域同源性達100%，粉色為75%，綠色為50%，黃色為33%。
2.3 Eg. ferritin二級結構的預測和蛋白三維結構的模擬
Biosun軟件對蛋白二級結構的預測發現二級結構中α螺旋水平較高，而且該Eg. ferritin在真核及原核生物中未發現信號序列酶切位點，也未發現穿膜結構域（圖4）。DANstar 對Eg. ferritin的氨基酸序列進行預測，見表1。表1 Eg.ferritin所含氨基酸種類（略）
DNAstar和Biosun軟件對Eg. ferritin親水性參數、可塑性參數以及抗原表位肽段進行預測，兩種軟件的預測結果基本符合，見表2、3。表2 Eg. ferritin中20種氨基酸可塑性參數（略）表3 Eg.ferriti抗原肽段的預測（略）
3 討論
隨著基因組和功能基因組研究的深入，生物信息學理論和方法也得到了迅猛發展和廣泛應用。利用生物信息學方法對蛋白的二級及三級結構進行分析和模擬是一種快捷有效的方法［5-6］。本實驗室于2006年成功克隆出細粒棘球蚴中國大陸株Eg. ferritin［7］并注冊到GenBank。經DNAman軟件對本室擴增的Eg. ferritin基因序列進行分析，發現該序列與互聯網上檢索序列(肯尼亞株)有所不同：檢索的基因序列為522bp，而我們得到的基因序列長度為562bp，并推導出其包含145AA。在NCBI/BLAST公共數據庫中氨基酸序列在130AA內同源性達97.7%。Thompson研究認為細粒棘球絳蟲在長期的演化過程中會引起遺傳基因的改變［8］，據此我們考慮該基因可能是我國細粒棘球蚴蟲株特有的，有望作為預防當地包蟲病疫苗的候選基因，可能在蟲株的鑒別診斷上也有一定的應用價值。
利用DNAman等生物學軟件推導鐵蛋白的氨基酸序列，預測其蛋白質二級結構和抗原表位，以及模擬其三級結構。經軟件分析的結果來看，鐵蛋白是生物體中的一個保守性很高的蛋白，并在長期進化過程中被保留下來，其具有的相同氨基酸序列，可能是影響整個鐵蛋白功能的核心區即功能域；DNAstar，Biosun對其二級結構進行了預測，結構顯示在Eg.ferritin中α螺旋水平較高，說明該蛋白的柔韌性和彈性較好，具有較好的穩定性，在真核及原核生物中未發現信號序列的酶切位點和跨膜結構域，并且兩軟件對鐵蛋白抗原肽段的預測結果基本一致，提高了預測的可靠性。這些區域和結構的確認為鐵蛋白功能的進一步探索提供了一定的參考資料，并且為后續選取Eg. ferritin中有抗原價值的肽段，制備多肽段聯合疫苗提供了一種可借鑒的手段。
參考文獻
［1］Wang QL， Kong B， Huang HQ， et al. Progress in Structural and Functional Study of Nanometer Protein Shell of the ferritin［J］. Progress in Chemistry， 2004， 16(4):516-519.
［2］Andrews SC．Iron storage in bacteria［J］．Adv Microb Physiol，1998， 40：281.
［3］Ponka P．Recent advance in cellular iron metabolism［J］．The Journal of trace elements in experimental medicine， 2003，10:201-207.
［4］Theil EC. ferritin:at the crossroads of iron and oxygen metabolism ［J］. J Nutr， 2003， 5（Suppl1）：49-53.
［5］王鍵，師志云，趙巍，等.寧夏人細粒棘球蚴重組延伸因之－1重組蛋白特性分析及抗原表位預測［J］.中國藥學雜志，2008，43（9）：654-657.
［6］棘懷慶，雄英，趙巍，等.細粒棘球蚴中國大陸株谷胱甘肽S-轉移酶結構與功能的生物信息學分析［J］. 寧夏醫科大學學報，2009，31（2）：150-153.
第8篇：生物信息學分析范文
一、創設和諧的課堂氣氛，制造快樂
贊可夫認為，扎實地掌握知識，與其說是靠多次的重復，不如說是靠理解，靠內部的誘因，靠學生的情緒狀態而達到的.學生學習物理的主要心理障礙是畏難思想，或者說是缺乏學好物理的自信心，因此教師在教學中應該盡量消除學生心理上的緊張情緒和壓抑感，創造一個輕松和諧的教學環境.
古人云“親其師，才能信其道.”物理教師直接影響學生的物理學習興趣.所以教師在工作中要投入極高的熱情，認真負責，時時觀察學生的喜怒哀樂，隨時表達教師的關愛之心，在無形中接近師生之間的關系，增強了教師的親和力.學生對教師的喜歡，對教師的崇拜會很快轉移到物理課的學習中，從而很快地接受教師的教誨.
二、創設自主空間，引導學生樂于探究
長久以來，初中學生對物理的興趣在于做實驗，實驗不僅能鍛煉學生的實踐能力，更能激發學生的探索興趣和創新精神，是學生獲得物理知識的重要途徑.而課改前大部分實驗形式老套，學生大多被教師牽著鼻子做實驗，失去了自主性和探究好奇性，不利于創新，更易形成學生心理疲勞.新教材將實驗作為探究活動來設計，讓學生通過自主探究，得出結論，獲得相關知識的理解.而且探究活動的形式多樣，探究過程和方法由學生一手掌握，充滿挑戰性.這種改變有利于創新精神的培養，有利于形成實事求是的科學態度，更有利于克服學生的心理疲勞.
克服學生心理疲勞，就要使學生樂于探究.首先要激發起他們主動探究的欲望，強化學生的探究動機.因此在教學設計中，教師要盡可能地給學生創設自主空間，給學生更多的自和選擇權，使學生的潛力得到充分發揮.學生在課題的研究中涌現出很多奇思妙想，用科學創新的精神去學習、探索成了學生最大的樂趣.
三、把生活引進課堂，讓物理教學生活化
陶行知先生說過：“教育只有通過生活才能產生作用并真正成為教育”.但是現實的學校教育與學生的生活存在一定的距離，在許多教師和學生的心目中，知識都蘊涵在教材中，教和學的基本任務就是學習教材知識，這樣就忽視學生的生活經驗，忽視了學生觀察世界的真實的感受，教與學都變成了游離于教師和學生真實生活之外的“虛擬世界”，學生感到厭煩甚至恐懼，造成學生嚴重的心理疲勞.而事實上學生在生活中面對著多種多樣的物理現象，從幼年起，就懷有好奇心和神秘感，總想把它們解開，學習物理正是解開這些迷的途徑.“回歸生活”正體現了教育基本理念的變革，讓教育回歸生活，讓教育成為生活，是教育自身發展的需要，也是生活對教育發出深切呼喚.
四、轉變學習方式，嘗試合作學習，做學習的主人
第9篇：生物信息學分析范文
[關鍵詞]新生；適應大學；案例分析；學生工作
高校生活的適應過程是每一位剛剛邁入大學的大學生需要經歷的重要環節，是大學生涯的起點。那些曾經父母眼中的寶貝們，高中同學眼中的佼佼者，在步入大學這座活力四射而又壓力重重的象牙塔，由于種種原因，或迷失，或跌倒。作為高校的輔導員，幫助和引導學生們盡快正確的適應大學生活是義不容辭的任務。感觸較深的是一名新生因獨立性差和人際關系處理差等原因導致大學生活嚴重無法適應的案例。
一、案例簡介
王某，男，17歲，某高校測繪工程專業大一新生，來自江西省撫州市城區，父母均為下崗工人，靠父親打零工維持家用，家庭條件比較貧困。該生目前主要問題表現在以下三個方面：在生活中，他從入學后就經常獨來獨往，學生普遍認為他性格較為孤僻，他在與老師交談中稱無法與寢室同學、同班同學正常交流和生活，甚至有在寢室生活會嘔吐的感覺；在學習上，他厭學，學習目的極不明確，對各類學習科目缺乏興趣和求知欲，上課時總一個人坐最后一排，經常聽課精力不集中，甚至上課有心慌的感覺；在思想方面，該生思想較為端正，但進入大學新環境后學習目的不明確，導致思想上缺乏進取心，對自己放任自流。種種跡象表明，他對大學生活失去了興趣，無法適應大學生活，甚至產生了自暴自棄的消極心態。
二、案例分析
通過多方面、深入地了解該生的情況，結合心理學的專業知識來進行判定，該生目前是屬于心理學中的人際關系障礙。導致他出現這一狀況的主要原因有以下幾個方面。
（一）自身內在因素：該生學習和接受教學的能力并不弱，但從高中到大學，學習方式的180度轉變導致了其學習動力不足和態度不端，進取心缺乏，對學習也逐漸失去了興趣，和其他同學之間的學習差距越來越大，進而產生了獨來獨往的習慣，無法與同學正常交流與生活。由于自身自卑等性格導致了心理弱勢，他總愛把自己身上的弱點、缺點來對比其它同學的優點，這樣心里更加失去了平衡和心態更加消極，在學習方面、為人處世方面也都不能放開自我。其學習成績和個人行為也相應地得不到老師和同學的認可與重視，又導致他的學習積極性與學習興趣都受到挫敗，進而產生了惡性循環。
（二）外部環境因素：從未離開家庭住校，新進大學環境，學習方式由高中時期的灌輸式轉變為大學主導的自學形式，種種外部原因導致他孤僻、自卑、消極。通過與其父親電話聯系和當面交談，了解到該生從小學到高中學習成績一直不錯，學習勁頭足，但從未離開家庭住校或與同學同寢生活，基本上生活范圍就在學校和家庭。他還與父母交流時透露，真正的大學生活與高中老師常說的大學生活是那么的不一樣，現今的學習任務和其他壓力很大，和自己心理預期有很大的落差。
（三）個人心理因素：該生由于本人性格特征及其家庭方面的原因，人際交往能力缺乏，不會與陌生人交往。當他遇到了人際交往方面的問題時，其表現為束手無策或想嘔吐，根本不能較好地去化解人際矛盾。由于習慣不同，他感覺同寢甚至同班學生“懶散、不講衛生”，進而心懷抱怨，當看到同學在玩時，就認為同學是不好好學習，讓自身感覺到是身處被孤立的環境和氛圍之中，久而久之自卑心理更為嚴重。進而，對自己的未來產生了迷茫和自暴自棄的感受，對老師的教育和管理也產生了一定的抵觸情緒。
三、方法舉措分析
在充分了解和分析了王某的情況后，筆者從以下三個方面進行教育引導工作：
（一）用尊重與信任來引導他。尊重與信任是引導此類問題學生的前提。在教育引導該生的過程中，筆者始終堅信“人是能夠改變的”。與他耐心交談，讓他自己說出自己的困惑與想法，尊重他，用平等和關心的方式來對待他；忌當眾揭丑、粗暴訓斥、冷嘲熱諷、變相體罰等手段。通過尊重與信任，用人格的魅力來啟迪他，利用愛心與關心去融化他的“抵觸心理”，架起了一條能夠情感交流的紐帶。通過不定期的“動之以情，曉之以理”談心談話、因勢利導，讓他充分感受到老師的尊重、信任、關愛，從而使他逐漸地恢復了一些自信心，也消除了部分自卑情緒，從內心深處接納他人的幫助。進而引導他對自筆者價值的分析，建議他改進學習和為人處世的方法，讓他自己去感受自身的進步帶來的個人成就感，逐漸引導他由消極狀態變為了主動狀態。
（二）為其創造個人表現的契機，讓他重塑信心。讓學生樹立起信心，是賞識教育此類問題的重要方式。首先要去挖掘他自身的潛能，來尋求他身上的“閃光點”，當他參加了一項活動、獲得了一項獎勵或在學習中有了點滴進步之時，都需要恰如其分的肯定他。為了及時了解、掌握他的內心世界和行為表現，進行有針對性的教育，筆者通過個別談話、家長溝通、及時鼓勵、正面引導等多方面、多方式來發現他的閃光點。積極鼓勵他參加學院足球隊、參加英語演講比賽等，取得了一些榮譽，在班級群及時宣傳他取得的榮譽，讓他品嘗到受贊許、表揚的歡樂，使其樹立起自信心。這樣逐漸激起他內心深處的潛在能量，也在教育引導中取得一定的效果。在他在努力后取得了一定的成績時，先及時進行肯定，然后及時提出新的目標，循序漸進。逐漸使其看到了學習和生活的希望，進一步激發了自身內在潛力，從而確立起了一種不斷進步的自信心。
（三）多方協調合作，持久持續引導教育。根據他的問題成因分析，實現引導和轉化顯然不是的朝夕之事，找到該生學習習慣、生活性格的轉化過程中的反復點尤為重要，通過對其耐心地對待和引導，以及與該生家長、班委一起長期的、系統的打算和計劃，不斷地調整與其溝通交流方式、方法來進行教育和引導，與家長、班委、寢室室友密切配合，全方位地對他進行思想追蹤；并加強該生日常生活與學習上的引導與督促，進一步使其在融入大學生活的同時養成良好的生活和學習的習慣。
經過近4個多月的溝通和引導教育，該生現在已經能與同學、老師正常交流，能夠在寢室正常生活，與同寢同學也建立了一定的友誼。上課從倒數第一排，一步步往前挪，現在已經可以在前三排正常學習，且能主動找成績好的同學補習和學習前三個月落下的科目，期末考試學習成績無掛科現象。
四、案例啟示
