人超极化激活环核苷酸门控通道1基因启动子区及蛋白的生物信息学分析

作     者：黎银潮 林婉蓉 陈树达 赵怡然 陈傲寒 周列民 LI Yinchao;LIN Wanrong;CHEN Shuda;ZHAO Yiran;CHEN Aohan;ZHOU Liemin

作者机构：中山大学附属第七医院神经医学中心深圳518107 中山大学附属第一医院神经内科广州510030 

出 版 物：《癫痫杂志》 (Journal of Epilepsy)

年 卷 期：2020年第6卷第4期

页      面：296-306页

学科分类：1002[医学-临床医学] 100204[医学-神经病学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(81571266 81771405)。 

主　　题：超极化激活环核苷酸门控通道1 生物信息学 启动子 转录因子 基因 蛋白 

摘      要：目的通过生物信息学预测分析人超极化激活环核苷酸门控通道1(Hyperpolarization activated cyclic nucleotide gated channel 1,HCN1)基因的启动子区的序列特征、转录因子及其结合位点和蛋白质的理化性质、信号肽、亲疏水性、跨膜区域、蛋白结构、与之相互作用的蛋白质及功能,为研究HCN1基因的表达调控及其参与伴海马硬化内侧颞叶癫痫等相关疾病的发病机制奠定理论基础。方法通过Protparam、Protscale、TMHMM、SignalP 5.0、NetPhos 3.1、Swiss-Model、Promoter 2.0、AliBaba2.1和EMBOSS等生物软件和网站分析和预测人HCN1蛋白理化性质、结构功能、定位表达、系统进化关系、蛋白相互作用以及HCN1基因启动子、CpG岛及转录因子结合位点特征等。结果信息学的预测HCN1蛋白的进化分析表明,人与黑猩猩的遗传距离最小,亲缘关系最近。人HCN1蛋白是位于质膜上不稳定的亲水性蛋白,存在2个典型的跨膜螺旋区,预测该蛋白无信号肽及核定位序列。HCN1蛋白的二级结构主要为无规则卷曲及α-螺旋,且含有多个潜在的磷酸化位点。HCN1的本体论分析:细胞组成分析表明HCN1蛋白位于质膜(GO:0005886);分子功能表现为与环磷酸腺苷(cyclic Adenosine monophosphate, cAMP)结合(GO:0030552)和电压门控离子通道活性(GO:0005244),参与细胞对cAMP的反应过程(GO:0071320)和钾离子的跨膜运输(GO:0071805)。与人HCN1存在相互作用的10个蛋白,包括HCN2、HCN4、PEX5L、MARCH7、KCTD3、GNAT3、SHKBP1、KCNQ2、FLNA和NEDD4L。主要为参与离子跨膜转运的调节(GO:0034765)和钾离子的跨膜运输(GO:0071805)。HCN1基因定位于5p12,含有8个外显子和7个内含子。HCN1基因上游至5 侧翼共2 000 bp的核苷酸序列存在3个启动子区。启动子区序列中存在1个长度为158 bp的CpG岛,HCN1基因5 调控区存在1个CAAT盒及1个TATA盒。被两种软件同时预测到的HCN1基因启动子区的转录因子结合位点有19种,包括NF-κB、NF-1、AP-1、TBP、IRF-1、c-Ets-1、Elf-1、HNF-3、HNF-1、YY1、GATA-1、RXR-α、GR、AP-2αA、ENKTF-1、C/EBPβ、C/EBPα、c-Fos和c-Jun。结论分析结果为进一步研究HCN1在癫痫发生发展过程中的作用具有重要意义,启动子区的生物信息学分析能够提高基因启动子的研究效率,为后续实验构建HCN1基因启动子表达载体及鉴定启动子功能提供理论依据。