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新冠病毒相关蛋白TMPRSS2结构与功能的生信分析及表达载体构建

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中国药理学通报 2022年第8期38卷 1218-1226页

作者：徐本锦李卓禧范蕾李璟严荣荣杜淼宣焱门杰陈晓聪汤文婷侯艳香宋彬妤杨娅男刘晓梁余骏骁刘玲山西医科大学汾阳学院医学检验系山西汾阳032200 山西医科大学汾阳学院基础医学部山西汾阳032200 山西医科大学汾阳学院山西省汾阳医院检验科山西汾阳032200 山西医科大学汾阳学院科技中心山西汾阳032200

目的人源TMPRSS2是一种跨膜丝氨酸蛋白酶,本文对该蛋白结构与功能进行系统生物信息学分析,优化密码子并构建原核表达载体,以探究其参与SARS-CoV-2侵染宿主细胞的分子机制。方法利用分子克隆技术构建重组表达载体pET-22b-TMPRSS2;采用Pro... 详细信息

目的人源TMPRSS2是一种跨膜丝氨酸蛋白酶,本文对该蛋白结构与功能进行系统生物信息学分析,优化密码子并构建原核表达载体,以探究其参与SARS-CoV-2侵染宿主细胞的分子机制。方法利用分子克隆技术构建重组表达载体pET-22b-TMPRSS2;采用Protparam、NetPhos3.1、Blast、Clustal X2和MEGA7.0等分析工具对TMPRSS2蛋白的同源性、功能位点、亚细胞定位、三维结构和进化特点等进行生信分析。结果原核表达质粒构建正确;TMPRSS2蛋白属于中等分子量蛋白,由492个氨基酸残基构成,理论等电点为8.12,分子消光系数为118145 L·mol^(-1)·cm^(-1),半衰期30 h;TMPRSS2有15个潜在的糖基化位点,49个可能的磷酸化位点,无信号序列,是一种跨膜的亲水性蛋白。此外,该蛋白有13个潜在的B细胞表位及7个T细胞表位。二级结构分析显示,Random coil在TMPRSS2蛋白中占比最高(0.4533),其次是Extended strand(0.2520)。序列对比和进化分析显示,与人源TMPRSS2序列一致性最高且亲缘关系最近的是Pan troglodytes,其次是Gorilla。结论人源TMPRSS2蛋白在进化上保守,功能重要。本研究结果有助于揭示TMPRSS2蛋白的结构和作用机理,为新冠肺炎的诊疗提供思路,加速了靶向TMPRSS2蛋白的新型药物研发进程。

关键词：新冠病毒 TMPRSS2 生信分析载体构建结构与功能进化分析

生信分析筛选多囊卵巢颗粒细胞相关关键基因及候选药物预测

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中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 2024年第3期 0117-0124页

作者：任崇阳翁若欣戴雨晴吴文波郑月慧广州中医药大学第四临床医学院广东深圳518033

探讨颗粒细胞相关基因在多囊卵巢综合征发生发展中的作用,筛选关键基因进行靶基因药物预测。从GEO数据库下载GSE193123、GSE34526基因芯片,通过 GEO2R筛选差异表达基因,R软件对差异表达基因进行GO 及KEGG分析,利用Cytoscape进行PPI网络... 详细信息

探讨颗粒细胞相关基因在多囊卵巢综合征发生发展中的作用,筛选关键基因进行靶基因药物预测。从GEO数据库下载GSE193123、GSE34526基因芯片,通过 GEO2R筛选差异表达基因,R软件对差异表达基因进行GO 及KEGG分析,利用Cytoscape进行PPI网络的模块及关键基因筛选。之后在GSE102293基因芯片验证关键基因的表达,采用Coremine Medical、DGIdb数据库筛选与关键基因相关的药物。最终筛选出82个差异表达基因,在此基础上,筛选出MMP-9、ICAM-1、IL-10、CD44共4个关键基因,在GSE102293基因芯片中验证后,针对4个关键基因预测了29个西药和8个中药。总之,MMP-9、ICAM-1可能通过流体剪切应力和动脉粥样硬化信号通路对PCOS的发生发展产生影响,有望成为PCOS新的治疗靶点。

关键词：关键基因动脉粥样硬化多囊卵巢综合征颗粒细胞生信分析

新冠病毒受体蛋白ACE2结构与功能的生信分析及原核表达

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中国免疫学杂志 2023年第6期39卷 1230-1237页

作者：徐本锦陈晓聪宣焱杜淼范蕾李卓禧李璟刘玲宋彬妤侯艳香山西医科大学汾阳学院医学检验系汾阳032200 山西医科大学汾阳学院基础医学部汾阳032200 山西医科大学汾阳学院科技中心汾阳032200

目的:构建ACE2原核表达载体并对其进行结构与功能的生物信息学分析,探究其介导SARS-CoV-2入侵人体的分子机制。方法:采用Protparam、ProtScale、NetPhos3.1、SignaIP 4.1、YinOYang 1.2 Server、NetNGlyc 1.0 Server、SOPMA、SWISS-MODEL、Blast、Clustal X2和MEGA7.0等对ACE2的生物学特性、同源性及进化性进行系统分析。采用分子克隆技术构建pET-22b-ACE2,在大肠杆菌中进行表达。结果:ACE2全长805个残基,呈酸性,分子量为92.5 kD,pI=5.36,共含77个潜在的磷酸化位点和14个糖基化位点,是一种亲水性较强的跨膜蛋白。ACE2主要散布于内质网膜、高尔基体和胞质膜,二级结构组成以α-螺旋为主。原核表达结果显示,细菌裂解后,沉淀中ACE2表达多于上清与全菌,为疫苗研发提供了理论依据。多序列比对和进化分析显示,倭黑猩猩与智人亲缘关系最近。结论:本研究为ACE2蛋白的纯化及研究奠定了基础,有助于阐明ACE2介导SARS-CoV-2入侵人体的分子机制,对SARS-CoV-2感染治疗和跨物种传播提供了新的见解,为研究广谱抗病毒药物、治疗SARS-CoV-2和其他致命冠状病毒株的有效分子靶点提供了依据。

关键词： SARS-CoV-2 载体构建 ACE2蛋白生信分析原核表达

胃癌与慢性萎缩性胃炎的差异基因与中药治疗的生信分析及系统评价

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中成药 2022年第5期44卷 1649-1655页

作者：杨柳李泽高云霄郭榆西郭彤李博林杨倩张彤河北中医学院研究生院河北石家庄050011 河北中医学院第一附属医院河北省中医院脾胃病科河北石家庄050090 河北医科大学第四医院河北石家庄050035

目的探究胃癌与慢性萎缩性胃炎的差异基因,发掘具有潜在治疗作用的中药。方法在GEO数据库下载包含慢性萎缩性胃炎与胃癌基因的芯片数据GSE116312和GSE55696,以P<0.05及|log_(2)FC|≥1为标准对芯片数据进行筛选,得到相关差异基因;通过蛋... 详细信息

目的探究胃癌与慢性萎缩性胃炎的差异基因,发掘具有潜在治疗作用的中药。方法在GEO数据库下载包含慢性萎缩性胃炎与胃癌基因的芯片数据GSE116312和GSE55696,以P分析得到关键基因所参与的生物过程和通路;在本草组鉴中找到作用于关键基因的最高频次中药并做Meta分析。结果得出慢性萎缩性胃炎较胃癌低表达的基因36个,高表达的基因23个。生物富集分析这些差异基因主要参与转录调控、炎症反应、自然杀伤细胞介导的细胞毒性、胃酸分泌等方面。FCER 1 G、FCGR 2 A、FCGR 3 A、MNDA、NCF 2、S 100 A 9、AGT、SAA 1、SSTR 1、VAV 3等是慢性萎缩性胃炎向胃癌转化的关键基因。本草组鉴分析得出治疗慢性萎缩性胃炎的中药有沙苑子、丹参、甘草,其中丹参具有活血祛瘀、通行血脉功效,符合慢性萎缩性胃炎发生发展的病机,且临床常用于脘腹疼痛、症瘕积聚等疾病的治疗,故选以丹参为君药的方剂(丹参饮)进行系统评价。经过分析可知丹参饮加减治疗慢性萎缩性胃炎具有确切疗效,且具备统计学意义。结论该研究发现慢性萎缩性胃炎和胃癌的差异基因主要体现在调控免疫、炎症、细胞增殖与凋亡方面,为后续临床科研实验提供了思路,对治疗慢性萎缩性胃炎中药的系统评价为临床用药提供了依据。

关键词：慢性萎缩性胃炎胃癌生信分析差异基因 Meta分析

溃疡性结肠炎活动期关键基因与治疗中药的生信分析及系统评价

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中国中药杂志 2020年第11期45卷 2677-2686页

作者：吴娜毛祥坤万治平于男李华山中国中医科学院广安门医院北京100053 南昌市洪都中医院江西南昌330006

在GEO数据库下载包含溃疡性结肠炎活动期基因芯片数据GSE75214,GSE48959。以调整P<0.05及|log2 FC|≥1.5为筛选差异基因的标准进行分析,得出溃疡性结肠炎(UC)活动期差异基因。STRING数据库进行PPI分析,DAVID数据库进行GO及KEGG pathway... 详细信息

在GEO数据库下载包含溃疡性结肠炎活动期基因芯片数据GSE75214,GSE48959。以调整P分析,得出溃疡性结肠炎(UC)活动期差异基因。STRING数据库进行PPI分析,DAVID数据库进行GO及KEGG pathway分析。Cytoscape软件对活动期差异基因进行可视化并计算出活动期关键基因。Coremine Medical分析治疗关键基因的中药并进行系统评价。最终筛选出符合条件的活动期139个差异基因(109个上调基因,30个下调基因)。DAVID分析这些差异基因的生物与通路主要富集在炎症反应、免疫反应、趋化因子活性、TNF通路、NF-κB通路、Toll样受体通路等方面。Cytoscape软件计算出IL-6,CXCL8,IL-1β,MMP9,CXCL1,ICAM1,CXCL10,TIMP1,PTGS2,CXCL9为UC活动期关键基因。Coremine Medical分析得出治疗UC活动期的中药有姜黄、黄芩、郁金,其中黄芩有清热祛湿、泻火解毒功效,符合UC活动期病机,且临床常用于治疗湿热泄泻,故选以黄芩为君药的方剂(黄芩汤)进行系统评价。经过评价可知黄芩在提高临床有效率、降低炎症因子及免疫球蛋白水平方面均优于单纯西医治疗,差异具有统计学意义,且不良反应少。该研究对UC活动期基因及其作用机制的分析为进一步深入研究UC活动期发病机制提供了新思路,对治疗UC活动期中药及系统评价为临床中医药防治UC提供了依据。

关键词：溃疡性结肠炎活动期生信分析系统评价关键基因治疗中药

甘蔗固氮促生菌DX120E rpoN基因缺失株构建及生信分析

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分子植物育种 2023年

作者：孙安妮苏仪梅黄颖杨婷婷李杨瑞邢永秀广西农业科学院甘蔗研究所广西甘蔗遗传改良重点实验室农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室广西大学农学院广西高校作物栽培与生理重点实验室

RpoN又称σ54，参与调控细菌多种生物过程。为探究固氮菌DX120E中σ54因子的生物学作用机制，本研究从NCBI数据库中获取DX120E rpoN基因的CDS区，对其进行生物信息学分析，通过同源重组技术构建rpoN基因敲除载体和回补载体。结果表明：r... 详细信息

RpoN又称σ54，参与调控细菌多种生物过程。为探究固氮菌DX120E中σ54因子的生物学作用机制，本研究从NCBI数据库中获取DX120E rpoN基因的CDS区，对其进行生物信息学分析，通过同源重组技术构建rpoN基因敲除载体和回补载体。结果表明：rpoN基因编码477个氨基酸，理论蛋白质分子量53.93 kD，理论等电点为4.64，无跨膜结构域，无信号肽，是亲水性蛋白，亚细胞定位于细胞质中，二级结构预测结果显示含有56.6%的α-螺旋，31.45%的无规则卷曲，推测rpoN位于细胞质内，与RNA聚合酶结合，识别启动子的特定序列，激活转录。成功构建敲除载体和回补载体，获得基因敲除突变菌株ΔrpoN和回补菌株C-rpoN，敲除菌株中固氮酶铁蛋白编码基因nifH表达量下调，推测DX120E中rpoN调控nifH基因，参与的氮代谢相关途径。本研究为rpoN基因的功能研究提供基础材料。

关键词： RpoN基因同源重组基因敲除载体固氮菌生信分析

LHCGR胞外结构域蛋白的生信分析、原核表达及纯化

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石河子大学学报（自然科学版） 2024年第2期42卷 150-158页

作者：王蒙蒙刘雨然杨慧莹张梦圆王燕朱晓庆罗燕邵永斌连科迅谷新利石河子大学动物科技学院新疆石河子832000

目的为获得小鼠LHCGR胞外结构域蛋白(LHCGR-1),分析其结构及理化性质,为今后研究该蛋白功能及筛选与之相互作用的小分子化合物奠定基础。方法根据NCBI中小鼠LHCGR氨基酸序列合成目的基因Lhcgr-1,经生物信息学分析后,将该基因插入至表达... 详细信息

目的为获得小鼠LHCGR胞外结构域蛋白(LHCGR-1),分析其结构及理化性质,为今后研究该蛋白功能及筛选与之相互作用的小分子化合物奠定基础。方法根据NCBI中小鼠LHCGR氨基酸序列合成目的基因Lhcgr-1,经生物信息学分析后,将该基因插入至表达载体pET-28a(+),并转化至BL21(DE3)感受态细胞中;经IPTG诱导,表达重组蛋白pET-28a-LHCGR-1,利用SDS-PAGE和Western Blot进行鉴定,之后对该蛋白进行纯化,并通过分子对接技术预测该蛋白与LH、CG的相互作用。结果预测LHCGR-1蛋白分子量为40749.08,由367个氨基酸组成,等电点理论值为5.47;氨基酸序列中有29个丝氨酸位点、10个苏氨酸位点和5个酪氨酸位点;成功构建了表达载体pET-28a-LHCGR-1并获得纯化的目的蛋白;分子对接结果表明目的蛋白可以与LH、CG通过多种相互作用,形成稳定的复合物,有利于其发挥原有的生物学功能。结论成功构建了小鼠胞外结构域蛋白LHCGR-1在大肠杆菌内的原核表达体系并获得了纯化蛋白,分子对接预测该蛋白具有生物学功能,提示该蛋白可以用于后续研究。

关键词： LHCGR 原核表达蛋白质纯化生信分析分子对接

肝细胞癌外周血单个核细胞关键基因与治疗中药的生信分析及系统评价

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中国实验方剂学杂志 2021年第20期27卷 162-171页

作者：高云霄杨柳李泽王杰贾雪梅郭榆西李博林王小天河北中医学院研究生院石家庄050090 河北中医学院第一附属医院石家庄050011

目的:基于生物信息学的方法探索肝细胞癌外周血单个核细胞(HCC-PBMC)的关键基因和潜在的治疗中药,并通过系统评价进一步确认该药的临床疗效。方法:利用基因表达数据库(GEO)下载关于HCC-PBMC的芯片GSE58208和GSE36076。通过RStudio软件... 详细信息

目的:基于生物信息学的方法探索肝细胞癌外周血单个核细胞(HCC-PBMC)的关键基因和潜在的治疗中药,并通过系统评价进一步确认该药的临床疗效。方法:利用基因表达数据库(GEO)下载关于HCC-PBMC的芯片GSE58208和GSE36076。通过RStudio软件分析获得差异表达基因(DEGs)。利用STRING在线数据库进行蛋白-蛋白相互作用(PPI)分析,DAVID在线功能注释工具进行基因本体(GO)和京都基因和基因组百科全书(KEGG)富集分析。通过Cytoscape软件对HCCPBMC差异基因进行可视化,同时,利用CytoHubba插件计算出HCC-PBMC的关键基因。通过将关键基因与医学信息检索平台相互映射,筛选出治疗肝细胞癌(HCC)的潜在中药并纳入下一步的系统评价。结果:共得出203个DEGs(上调基因194个,下调基因9个)。经DAVID分析,可知这些DEGs主要富集的生物学过程和信号通路包括DNA模板转录调控、核糖核酸磷酸二酯键水解,核内裂解、核分裂的正调控、骨骼肌纤维发育、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)活性的激活、范可尼贫血途径、代谢途径。通过Cytoscape软件计算出HCC-PBMC的关键基因,分别是GTP酶IMAP家族成员1(GIMAP1),GTP酶IMAP家族成员4(GIMAP4),GTP酶IMAP家族成员6(GIMAP6),GTP酶IMAP家族成员7(GIMAP7),GTP酶IMAP家族成员8(GIMAP8),白细胞介素-1β(IL-1β),趋化因子(CX3C基元)受体1(CX3CR1),趋化因子(C-C基元)受体2(CCR2),Toll样受体7(TLR7),表皮生长因子(EGF)。经Coremine Medical分析得出人参、姜黄、积雪草、白花蛇舌草与关键基因关系较为密切,其中人参具有补益肺脾、增强气力功效,与HCC肝郁脾虚、气阴两虚证相符合,故将以人参为君药的四君子汤纳入系统评价。经过评价得出人参在提高临床总体疗效,改善患者中医证候及血清CD4+,CD4+/CD8+水平,降低患者血清CD8+,总胆红素(TBIL)水平方面均优于单纯西医治疗(P分析,为临床工作者在诊断和治疗HCC方面提供了新思路,人参治疗HCC的系统评价为中医药临床防治HCC提供了依据。

关键词：肝细胞癌外周血单个核细胞关键基因中药生信分析系统评价

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油莎豆粕精酿啤酒后发酵期代谢物生信分析

中国食品添加剂 2023年第12期34卷 91-97页

作者：张育宁潘骏伟杨思琦李鸿月钱召影罗雅萌翟巧茹张雷吉林农业科技学院食品工程学院吉林132101

本研究通过非靶向代谢组学技术对油莎豆粕精酿啤酒后发酵期呈味物质进行生物信息学模型构建。分析结果显示,最小二乘法分析与主成分分析表明试验结果的可信度高;层次聚类分析结果显示,平行样本具有相似的代谢物合成模式,且能够聚为同类... 详细信息

本研究通过非靶向代谢组学技术对油莎豆粕精酿啤酒后发酵期呈味物质进行生物信息学模型构建。分析结果显示,最小二乘法分析与主成分分析表明试验结果的可信度高;层次聚类分析结果显示,平行样本具有相似的代谢物合成模式,且能够聚为同类;啤酒后发酵期差异代谢物分析共鉴定到417种显著差异表达的代谢物,其中有3种上调差异代谢物、30种下调代谢物。京都百科通路分析(KEGG)结果表明,差异代谢物定位到18条代谢通路中,半乳糖代谢、色氨酸代谢、味觉转导、淀粉和蔗糖代谢以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成等生物学功能的呈味物质代谢途径在后发酵期发挥了重要作用。本研究可为揭示油莎豆粕精酿啤酒的风味与口感形成机理提供参考。

关键词：油莎豆粕精酿啤酒后发酵期代谢组生信分析