湖羊SPLUNC1基因序列的生物信息学分析
2022-06-09
【论文摘要】以湖羊SPLUNC1基因为研究对象，利用生物信息学方法对其编码的蛋白进行理化性质、信号肽、跨膜区域、亚细胞定位、二级结构、三级结构、保 守区域分析，并构建系统发育树。结果表明，湖羊SPLUNC1蛋白的分子量为26.53 ku，理论等电点为5.07。SPLUNC1蛋白N端存在信号肽，亚细胞定位在细胞外。SPLUNC1蛋白质的二级结构主要为α螺旋和无规则卷曲。该蛋白 由4 股反平行的肽段形成的β折叠片和2个α螺旋组成的桶形结构域组成。系统发育树分析表明，湖羊的SPLUNC1蛋白在山羊、牛、猪、人、小鼠中，与山羊首先 聚为一类，后与牛聚为一类，这与动物学分类结果一致。
【论文关键词】湖羊；短的上腭、肺及鼻咽上皮克隆1（SPLUNC1）；生物信息学分析
短的上腭、肺及鼻咽上皮克隆1（short palate，lung and nasal epithelium clone 1，[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]）因其特异表达于上腭、肺及鼻咽上皮而被命名。Weston等首次克隆了小鼠的 [WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]基因[1]。SPLUNC1具有分泌物的生化特性[2]，分布于细胞胞浆中[3]。人、 小鼠、牛、猪[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]分别定位于20号染色体、2号染色体、13号染色体、17号染色体。研究表 明哺乳类动物物种拥有共同的[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]表达模式，即在口咽部、上呼吸道、唾液腺和气管表达，且在革 兰阴性细菌引起的呼吸道感染中能起到抗菌及抗炎双重作用[4]。Liu等证明了SPLUNC1是吸道病原菌感染肺部黏膜固有免疫防御相关决定性成分 [5]。Chu等证实SPLUNC1是一种新的宿主防御肺炎支原体蛋白，体内过表达的SPLUNC1能显著地抑制肺部肺炎支原体的载荷量[6]。此 外，SPLUNC1在维持上呼吸道稳态方面也起了重要的作用[7]。目前，有关人和小鼠的[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ] [STBZ]基因功能已有相关报道，但未见有关羊的[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]相关功能及其生物信息学分析的报道。 在此前的研究中，笔者采用RACE技术，从湖羊的肺组织中克隆得到[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ] cDNA序列，并在GenBank上登录（登录号：KJ749828.1）。本研究利用生物信息学方法对湖羊[WTBX] [STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]基因序列进行分析，为进一步研究湖羊SPLUNC1蛋白的生物学功能奠定基础。
1材料与方法
1.1生物信息学数据库和软件
NCBI（美国生物技术研究中心）：http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/blastEXPASY：http：//www.us.expasy.ch（蛋白质数据库）；MEGA 5.05软件；RasMol软件。
1.2湖羊[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]基因cDNA全长的获得
从湖羊肺组织中提取RNA，利用RACE技术分别扩增出[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]的3′末端和5′末 端序列并送基因公司测序，用DNAMAN软件将测序结果进行拼接，获得湖羊[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ] cDNA 的全长序列。湖羊[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ] cDNA的全长序列的具体克隆步骤参照文献[8]。
1.3生物信息分析方法
利用在线分析工具ProtParam（http：//web.expasy.org/protparam/）对湖羊[WTBX] [STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]基因编码的蛋白质进行氨基酸理化分析。利用在线分析工具NetNGlyc 1.0 Server（http：//www.cbs.dtu.dk/services/NetNGlyc/）对湖羊[WTBX] [STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]基因编码的蛋白质进行糖基化位点分析。利用在线分析工具WoLF PSORT（http：//wolfpsort.org）、TargetP 1.1 Server（http：//www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/）和SignalP-3.0（http： //www.cbs.dtu.dk/services/SignalP-3.0/）对湖羊SPLUNC1蛋白在真核细胞的亚细胞位置和信号肽进行分析。利 用在线分析工具TMPred（http：//www.ch.embnet.org/software/TMPRED_form.html）对湖羊 SPLUNC1蛋白进行跨膜区分析。利用在线分析工具SOPMA（http：//npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin /npsa_automat.pl？page=npsa_sopma.html）预测湖羊SPLUNC1蛋白二级结构进行分析。利用NCBI的在线分析工 具Blast（http：//blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi？CMD=Web& PAGE_TYPE=BlastHome）对湖羊SPLUNC1蛋白的保守结构域进行预测。利用在线分析工具3D- PSSM（http//www.sbg.bio.ic.ac.uk/phyre2/html/page.cgi？id=index）和RasMol软件对 湖羊SPLUNC1蛋白的三级结构进行分析。利用NCBI 的在线分析工具Blast对湖羊的SPLUNC1进行氨基酸序列比对。利用MEGA 5.05构建湖羊SPLUNC1蛋白的分子进化树。
【论文关键词】湖羊；短的上腭、肺及鼻咽上皮克隆1（SPLUNC1）；生物信息学分析
短的上腭、肺及鼻咽上皮克隆1（short palate，lung and nasal epithelium clone 1，[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]）因其特异表达于上腭、肺及鼻咽上皮而被命名。Weston等首次克隆了小鼠的 [WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]基因[1]。SPLUNC1具有分泌物的生化特性[2]，分布于细胞胞浆中[3]。人、 小鼠、牛、猪[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]分别定位于20号染色体、2号染色体、13号染色体、17号染色体。研究表 明哺乳类动物物种拥有共同的[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]表达模式，即在口咽部、上呼吸道、唾液腺和气管表达，且在革 兰阴性细菌引起的呼吸道感染中能起到抗菌及抗炎双重作用[4]。Liu等证明了SPLUNC1是吸道病原菌感染肺部黏膜固有免疫防御相关决定性成分 [5]。Chu等证实SPLUNC1是一种新的宿主防御肺炎支原体蛋白，体内过表达的SPLUNC1能显著地抑制肺部肺炎支原体的载荷量[6]。此 外，SPLUNC1在维持上呼吸道稳态方面也起了重要的作用[7]。目前，有关人和小鼠的[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ] [STBZ]基因功能已有相关报道，但未见有关羊的[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]相关功能及其生物信息学分析的报道。 在此前的研究中，笔者采用RACE技术，从湖羊的肺组织中克隆得到[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ] cDNA序列，并在GenBank上登录（登录号：KJ749828.1）。本研究利用生物信息学方法对湖羊[WTBX] [STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]基因序列进行分析，为进一步研究湖羊SPLUNC1蛋白的生物学功能奠定基础。
1材料与方法
1.1生物信息学数据库和软件
NCBI（美国生物技术研究中心）：http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/blastEXPASY：http：//www.us.expasy.ch（蛋白质数据库）；MEGA 5.05软件；RasMol软件。
1.2湖羊[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]基因cDNA全长的获得
从湖羊肺组织中提取RNA，利用RACE技术分别扩增出[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]的3′末端和5′末 端序列并送基因公司测序，用DNAMAN软件将测序结果进行拼接，获得湖羊[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ] cDNA 的全长序列。湖羊[WTBX][STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ] cDNA的全长序列的具体克隆步骤参照文献[8]。
1.3生物信息分析方法
利用在线分析工具ProtParam（http：//web.expasy.org/protparam/）对湖羊[WTBX] [STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]基因编码的蛋白质进行氨基酸理化分析。利用在线分析工具NetNGlyc 1.0 Server（http：//www.cbs.dtu.dk/services/NetNGlyc/）对湖羊[WTBX] [STBX]SPLUNC1[WTBZ][STBZ]基因编码的蛋白质进行糖基化位点分析。利用在线分析工具WoLF PSORT（http：//wolfpsort.org）、TargetP 1.1 Server（http：//www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/）和SignalP-3.0（http： //www.cbs.dtu.dk/services/SignalP-3.0/）对湖羊SPLUNC1蛋白在真核细胞的亚细胞位置和信号肽进行分析。利 用在线分析工具TMPred（http：//www.ch.embnet.org/software/TMPRED_form.html）对湖羊 SPLUNC1蛋白进行跨膜区分析。利用在线分析工具SOPMA（http：//npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin /npsa_automat.pl？page=npsa_sopma.html）预测湖羊SPLUNC1蛋白二级结构进行分析。利用NCBI的在线分析工 具Blast（http：//blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi？CMD=Web& PAGE_TYPE=BlastHome）对湖羊SPLUNC1蛋白的保守结构域进行预测。利用在线分析工具3D- PSSM（http//www.sbg.bio.ic.ac.uk/phyre2/html/page.cgi？id=index）和RasMol软件对 湖羊SPLUNC1蛋白的三级结构进行分析。利用NCBI 的在线分析工具Blast对湖羊的SPLUNC1进行氨基酸序列比对。利用MEGA 5.05构建湖羊SPLUNC1蛋白的分子进化树。