中国公共卫生  2010, Vol. 26 Issue (9): 1151-1152   PDF    
引用本文
骆强, 戴佳琳, 黄江, 廖兴江. 牛带绦虫成虫钙调神经磷酸酶B基因生物信息学分析[J]. 中国公共卫生, 2010, 26(9): 1151-1152.
LUO Qiang, DAI Jia-lin, HUANG Jiang, et al. Bioinformatics analysis of calcineurin B gene in Taenia saginata[J]. Chinese Journal of Public Health, 2010, 26(9): 1151-1152.
牛带绦虫成虫钙调神经磷酸酶B基因生物信息学分析
骆强1, 戴佳琳2, 黄江2, 廖兴江2    
1. 贵州省毕节学院环境与生命科学系, 贵阳 551700;
2. 贵阳医学院多媒体形态学实验室及寄生虫学教研室
收稿日期: 2010-03-03.
基金项目: 国家自然科学基金(30760227);贵州省科技攻关项目(2008-3060);贵州省科技攻关项目(2009-3101);贵州省农业科技攻关项目〔黔科合NY字(2009-3074)〕;贵州省省长基金〔黔省专合字(2009)82号〕;贵阳市科技局社发攻关项目(2009-3005)
作者简介: 骆强(1965- ),男,贵州人,副教授,本科,研究方向:动植物分子生物学.
通讯作者: 黄江
摘要: 目的 从牛带绦虫(Teania saginata)成虫cDNA文库中克隆牛带绦虫钙调神经磷酸酶B(calcineurin B钙调神经磷酸酶B)基因,分析和预测其编码蛋白的结构和特性.方法 构建牛带绦虫成虫cDNA质粒文库,从文库中识别钙调神经磷酸酶B基因并进行生物信息学分析.结果 该基因全长510 bp,编码区为141～650,编码170个氨基酸,为全长基因.理论分子量、等电点分别为19119.3 Da和4.52;无跨膜区;三维结构建模图显示其线性表位的部位.结论 应用生物信息方法从牛带绦虫成虫cDNA文库中筛选出钙调神经磷酸酶B基因的cDNA全长序列,并预测得到其结构与功能方面的信息.
关键词: 牛带绦虫     钙调神经磷酸酶B基因     cDNA     生物信息学    
Bioinformatics analysis of calcineurin B gene in Taenia saginata
LUO Qiang, DAI Jia-lin, HUANG Jiang, et al    
Department of Environment and Life Science, Bijie University Bijie 551700, China
Abstract: Objective To analyze and predict the structure and characteristics of calcineurin Bin Taeniasa ginata(T.saginata)by bioinformatics analysis in order to guide the expermiental research for its biological function and application.Methods With analyzing tools of bioinformatics,the gene of calc ineur in B from the T.sa ginata full length cDNA plasmid library was recognized and the new gene was analyzed with bioinform atics and submitted to GeneBank.Results The gene is 510 bp in length with a coding region of 141-650 coding 170 aminoacids.It is a complete full length gene compared with that of the homolog ues in GenBank.The predicted molecular weight of calcineur in B gene is 19119.3Da.The prote in contains no transmem brane region and subce llular location sequence.It has four "EF-hand" calcium binding regions.Conclusion The cDNA sequence encoding calc ineur in B gene is screened from cDN A library of adult Taeniasa ginata by bioinformatical method.The structure and characteristics of Taeniasa ginata of the gene and prote in of calcineurin Bgene are obtained.
Key words: Taenia saginata     calcineurin Bgene     cDNA     bioin formatics    

牛带绦虫呈世界性分布,成虫主要寄生在人的小肠。人吃未煮熟含有牛囊尾蚴的牛肉而被感染,且在欧洲流行甚为严重,在中国也时有感染。本课题组先后构建亚洲带绦虫、牛带绦虫及牛带绦虫成虫全长cDNA质粒文库并对其中有价值的基因进行预测和功能研究〔1, 2, 3, 4〕。从牛带绦虫成虫cDNA质粒文库中挑选出钙调神经磷酸酶B的同源基因,通过对该基因及其编码的蛋白结构和特征进行全面的生物信息学分析,为研究其生物学功能及其在牛带绦虫病的诊断、药物及疫苗研究中的应用提供依据。

1 材料与方法 1.1 材料

虫体标本采自贵州省从江县牛带绦虫流行区患者,成虫全长cDNA质粒文库构建,大规模构建和标签(EST)测序及Unigene归并由本课题组与上海联合基因公司合作完成,Unigene通过Wublastx方法进行识别〔4〕。编码牛带绦虫成虫钙调神经磷酸酶B基因的文库质粒编号为NDTC011_F10。其他物种钙调神经磷酸酶B氨基酸序列源自GeneBank牛带绦虫(ABN14963.1)、家鼠(BAA03318.1)、大马哈鱼(NP-001154040.1)、库蚊(XP-001864848.1)等。

1.2 方法

通过NCBI网站的BLASTx程序〔5〕(http://www.ncb.inlm.nih.gov/BLAST/)将文库质粒编号为HC8-F10的插入序列与GeneBank中的序列进行比对,分析该基因的翻译序列与其他蛋白质氨基酸序列的一致性,判断其是否为全长基因。利用rpsblast分析其保守功能域,利用综合性蛋白核酸分析工具包(vectorNTIsuite)中的ORFFinder确定其完整的编码序列(CDS),然后用Translation程序推导并输出其氨基酸序列。运用瑞士生物信息学研究所的蛋白分析专家系统(ExpertProteinAnalysisSystem,ExPASy,http://ca.expasy.prg/),对目的基因及其产物进行生物信息学分析,预测钙调神经磷酸酶B基因的理化性质〔5〕。

2 结 果 2.1 BLASTX分析

结果显示,该基因是CaNB的同源基因,是较保守的基因。从比对结果分析可以判断该基因应该是牛带绦虫CaNB全长基因序列,基因全长510bp,编码区为141~650bp,编码170个氨基酸,在5'端和3'端都有非翻译区。其最开放读码框架(ORF)为其完整编码区。

2.2 蛋白质的理化性质

牛带CaNB基因的理论分子量(Mr)和等电点分别是19119.3Da和4.52。假设形成2个二硫键时,则其在水溶液中280nm处摩尔消光系数为3105mol/cm,0.1%浓度(1g/L)的吸光度(A280)为0.162;假设二硫键全部打开时,280nm出的摩尔消光系数为2980mol/cm,0.1%浓度(1g/L)的吸光度(A280)为0.156。若其成熟肽N端为蛋氨酸时,在哺乳动物网状红细胞体外表达的半衰期为30h,在酵母和大肠埃希菌中表达的半衰期分别>20和10h。在溶液中的不稳定指数为44.59,高于阈值32.62,在溶液中性质不稳定。脂肪族指数85.88,总亲水性为-0.264,蛋白质总体疏水性较高。

2.3 翻译后修饰、亚细胞定位的预测

用Motifscanning(Motifscan)分析牛带绦虫CaNB基因特定位点结果显示:其含有潜在的酪蛋白激酶)(CK2)磷酸化位点、潜在的N-肉豆蔻酰位点、潜在的蛋白激酶C(PKC)磷酸化位点、EF手型钙结合位点。该蛋白不具有分泌性信号肽,未发现线粒体、过氧化酶体、溶酶体、质体和细胞核等亚细胞定位序列。

2.4 一级结构、拓扑结构、二级结构和亲水性特性

该氨基酸含有EF-hand钙结合区域。Htm预测CaNB蛋白是一个胞浆内蛋白,无跨膜区。Sec预测α螺旋(H)、β折叠(E)和无规卷曲(L)的比例分别为28.24:23.53:48.24,二级结构以无规卷曲为主。

2.5 亲水性和免疫学特性分析

通过B细胞表位在线分析工具http://tools.immuneepitope.org/main/jsp/menu.jsp预测牛带绦虫钙调神经磷酸酶B含有3个主要的B细胞抗原线性表位:aa63-aa88(TDGNGEVD),aa100-aa107(VDKDGYIS),aa140-aa147(DQDGDGRI)。

2.6 亚洲牛带绦虫与其他物种比较及分子进化树构建 (图 1)
图 1 亚洲牛带绦虫calcineurin B与其他物种calcineurin B的分子进化树
3 讨 论

研究表明,钙调神经磷酸酶是一种广泛分布的多功能蛋白磷酸酶,从酵母到人其分子结构高度保守〔5〕。该酶调控的Ser/Thr蛋白磷酸酶,在细胞信号传递中直接受Ca2+的调节,起脱磷酸化作用。目前认为CaN是一种广泛分布的、参与多种细胞功能调节的多功能信号酶.在细胞因子介导的T细胞活化中起到调节枢纽的作用。在神经递质的释放、突触可塑性方面亦具有重要的调节作用〔6〕。

本研究对牛带绦虫钙调神经磷酸酶B基因进行生物信息学分析,通过BLASTX从牛带绦虫cDNA文库中识别出了全长编码基因,预测该基因与猪带绦虫的钙调神经磷酸酶B基因同源性较高,具有钙调神经磷酸酶B基因的特征性氨基酸序列和保守功能域,基于该分析结果,从而确定其是否为牛带绦虫钙调神经磷酸酶B基因基因提供线索。在进行实验验证之前,生物信息学所获得的信息可以指导实验,以避免实验的盲目性。由于钙调神经磷酸酶B是一个比较保守的蛋白,对它的分析可以提供些牛带绦虫进化的信息,通过这些信息可以更深一步地认识这个基因,此外,可以通过这些信息的指导明确该基因在绦虫虫体中的作用,为研究其在致病及免疫方面的作用提供科学依据。

参考文献
〔1〕 黄江,胡旭初,包怀恩,等.亚洲带绦虫成虫全长cDNA质粒文库的构建及EST测序[J].热带医学杂志2007,7(2):116-118.
〔2〕 黄江,胡旭初,徐劲,等.亚洲牛带绦虫26k DaGST基因表达及免疫学分析[J].中国公共卫生,2008,24(8):970-972.
〔3〕 戴鹏,戴佳琳,黄江,等.亚洲牛带绦虫TaCRISP基因的克隆、表达和序列分析[J].中国公共卫生,2009,25(4):398-400.
〔4〕 王正蓉,包怀恩.云南、贵州四地区牛带绦虫分子生物学定位研究[J].中国寄生虫学与寄生虫病杂志,2003,21(1):20-23.
〔5〕 符民桂,陈亚红,刘秀华,等.钙调神经磷酸酶在大鼠不同组织中的分布及活性[J].中国病理生理杂志,2002,18(8):889-891.
〔6〕 符民桂,唐朝枢.钙调神经磷酸酶的研究进展[J].生物化学与生物物理进展,2000,27(2):157-161.