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1、原鸡基因CD8a生物信息学初步分析 姓 名卢慧院 系生命科学学院专 业生物技术班 级2011级1103班学 号1154010426指导教师贾震虎 内容摘要本文的实验对象是原鸡的CD8a。本实验运用生物信息学方法，对本条核酸序列进行核酸一级结构和其表达产物的一级结构、二级结构以及三级结构进行初步分析。通过分析我们得出，该条序列长度为648bp，有多种酶的限制性酶切位点，与其他鸡形目的CD8a相似性很高，本条序列共编码216个氨基酸。氨基酸疏水性不高，有12个磷酸化位点，没有信号肽，有一个跨膜区，蛋白质二级结构主要是螺旋，占22.69%；延伸链，占15.74%；无规卷曲，占61.57%，并且分布不
2、连续。通过对其系统发生树的建立，三种方法构建的系统树，所表现的CD8a和其他物种同源序列之间的关系基本一致。【关键词】:原鸡 生物信息学 CD8a目录一、综述4二、分析研究材料与方法5（一）研究材料5（二）研究方法及工具5（三）分析方法和具体步骤6三、预测结果与分析8（一）核酸序列一级结构分析81核酸序列基本分析82.核酸序列的酶切图谱分析93.碱基同源性初步分析11（二）氨基酸序列的初步分析121.氨基酸序列的组成122磷酸位点的预测143氨基酸的疏水性和亲水性分析144氨基酸的跨膜区分布155信号肽区域的预测16（三）氨基酸高能结构的分析171氨基酸的二级结构分析172蛋白质序列的结构功能
3、域分析183蛋白质的亚细胞定位194氨基酸序列三级结构的分析205系统进化树的构建及其进化分析20四、结果讨论21（一）核酸序列的基本分析21（二）氨基酸序列的基本分析21（三）蛋白质高级结构分析及功能预测22（四）结论22五、参考文献22原鸡基因CD8a生物信息学初步分析Bioinformatical Analysis of a Gallus gallus CD8a Gene学生姓名：卢慧 指导老师：贾震虎一、综述生物信息学是一门新兴的前沿的科学，它随着计算机的技术的发展，逐步应用于农林学、生物学、医学等研究中1，通过各种软、数据库、服务器对生物分子的分析及功能预测，在科技领域显示了它越来越
4、重要的作用。本文就是利用生物信息学方法，对原鸡的CD8a进行初步分析。原鸡不仅适应于热带、亚热带地区饲养繁衍，而且对高寒地区也具有良好的适应能力，全年各个季节全国各地均可饲养。而且其抗病能力强，病害少，育雏成活率高，达到98%左右，属于中国二级保护动物。CD8分子是T淋巴细胞表面的I型跨膜蛋白2，也是T淋巴细胞表面重要的标志性分子3, 4。鸡的CD8分子主要表达在细胞毒性T淋巴细胞5、抑制性T细胞和树突状细胞的表面。6CD8分子是二聚体，并有CD8aa同型二聚体和CD8a异型二聚体两种表达形式。CD8主要识别MHC类分子递呈的内源性抗原；鸡CD8分子是鸡免疫系统的重要组成部分，与哺乳动物的CD
5、8分子在生物进化和功能上有明显的相似性12，13。CD8a参与胸腺分化以及T细胞活化的信号传导,7而CD8主要协助CD8a发挥生物学功能。通过对不同物种的CD8a核酸序列的分析，人们发现CD8a是一个功能类似而且较为保守的跨膜蛋白，约由230个氨基酸组成，包含一个规范的信号肽，一个Ig高变区，Ig高变区暴露于同源的免疫球蛋白的CDR1、2、3的钩环区；紧接着Ig高变区的是富含脯氨酸的铰链区，之后是由二十个氨基酸构成的跨膜区。本文首先对核酸序列进行基本分析，通过对酶切位点的分析，我们可以对本条核酸序列酶切及体外扩增，用于分子实验。对氨基酸序列的分析，我们可以找到其磷酸化的位置，有无信号肽，以及亚
6、细胞定位和其二级结构等，在此基础上，来分析预测结构和功能的关系。对CD8a基因的生物信息学分析，通过比较相同基因和不同基因的等位基因，有助于研究不同基因间的进化关系，以及进一步研究CD8a与免疫系统防御的关系，所以在原鸡养殖和优良育种方面具有很好的应用前景8。二、分析研究材料与方法（一）研究材料研究对象是原鸡的CD8a作为研究材料，长度为648bp，在GenBank的登录号为NM_205235.1。（二）研究方法及工具本论文采用生物信息学方法，用计算机对草鱼的原鸡的CD8a（648bp）的结构、功能及进化地位进行了研究，主要用到的生物信息学数据库、分析软件以及网络服务器如下 数据库：NCBI（
7、National Center for Biotechnology Information，美国国家生物技术信息中心） 软件：Bioedit（用于核酸序列编辑与分析）Discover studio Visualizer（用于蛋白质结构的分析）MEGA（用于分子进化遗传分析） 网络服务器（主要用于蛋白质结构的预测）： BLAST程序（用于同源序列的比对）SCRATCH Protein Predictor（蛋白质结构预测）Swiss-model；CBS服务器的NetPhos2.0 ServerExpos服务器的ProstateCBS服务器的TMHMM Server v. 2.0CBS服务器的Sig
8、nalP3.0 serverPBIL LYON-GERLAND信息库SMARTCBS服务器的CPHmodelsWolf PSORTCDART: Conserved Domain Architecture Retrieval Tool（三）分析方法和具体步骤首先，登录NCBI，将待分析核酸序列存为FASTA格式，命名为48。将氨基酸序列存为FASTA格式，命名为CD8a。1.对本条核酸序列一级结构的分析（1）核酸序列的基本分析采用Bioedit软件，打开Bioedit，选择文件，将保存好的FASTA格式的核酸序列打开。选中本条序列后点击SequenceNucleic AcidNucleotide
9、 Composition，就会显示核酸序列的分子量、碱基数量等结果，保存这个结果。 （2）核酸序列的酶切图谱分析用Chromaspro软件进行限制性酶切位点的分析，在Chromaspro软件中打开该序列的FASTA格式，再点Analysis Restriction Enzyme，选择all Enzyme即可显示出分析结果，保存结果。（3）同源序列的搜索与对比首先打开NCBI首页，再打开Blast，在Basic Blast中选Nucleotide blast。页面打开后，在对话框中浏览文件，选择保存好的FASTA格式的核酸序列，在Database中选others(nr etc)，默认其它参数。最
10、后点BLAST，显示分析结果，保存。2氨基酸序列的初步分析（1）氨基酸序列的组成打开BioEdit软件，打开本条氨基酸编码的氨基酸序列，选中序列，点SequenceProteinAmino Acid Composition，显示结果，保存。（2）氨基酸序列的磷酸化位点分析运用丹麦科技大学（DTU）的CBS服务器上的NetPhos2.0 Server程序。网址：http:/www.cbs.dtu.dk/services/NetPhos/ 打开网址，浏览文件，选中FASTA格式的氨基酸序列，之后，在参数中选择：tyrosine（酪氨酸）、threonine（苯丙氨酸）、serine（丝氨酸）这三种
11、氨基酸为了看是这三种氨基酸否被磷酸化，点击Submit提交，最后结果以图像形式输出。（3）氨基酸序列疏水性和亲水性分析采用ExPAsy服务器上的ProtScale程序进行氨基酸的疏水性分析网址：http:/www.expasy.org/cgi-bin/protscale.pl打开网址，之后将氨基酸序列复制粘贴到对话框，在参数选择中，有不同的Window size和amino acid scale，选择不同的参数会得到不同的结果，在这里，我们选择：Hphob. / Roseman，点击Sumbit提交，出现结果并保存。（4）氨基酸序列的跨膜区分析运用丹麦科技大学（DTU）的CBS服务器上的TMH
12、MM Server v. 2.0程序。网址：http:/www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/打开网址，浏览文件，将氨基酸序列的FASTA格式选入对话框中，输出形式选Extensive，with graphic，最后点击Submit（提交），稍后会出现分析结果，保存结果。（5）氨基酸序列的信号肽预测使用SignalP3.0 server程序。网址：http:/www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/首先打开网址，浏览文件，将氨基酸序列FASTA格式选入对话框中，选择参数：Organism group：选Eukaryotes（真核细胞）；Method
13、（神经网络算法）：本实验为了比较选Both；Graphics：选择GIF (inline)；Output format：选择Standard（标准）输出方式；Truncation：由于无法预测信号肽长度一般选择（0）阻断，本次实验为了比较还选择（30）为阻断常数。点Submit按钮，出现结果并保存。3.氨基酸高能结构的分析（1）氨基酸序列的二级结构分析及预测运用PBIL LYON-GERLAND数据库对氨基酸的序列进行二级结构预测。网址：http:/npsa-pbil.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=/NPSA/npsa_hnn.html首先，打开网址
14、，把氨基酸序列粘贴在对话框中。点击Submit（提交），显示结果并保存。（2）氨基酸序列的结构功能域分析用简单模块构架搜索工具SMART对氨基酸序列序列进行结构功能域分析。网址：http:/smart.embl-heidelberg.de/，打开网址，在首页上点throuth this page，进入新页面。在Sequence中粘贴氨基酸序列，最后点Sequence SMART即可得到结果，保存结果。（3）蛋白质的亚细胞定位运用WoLF PSORT程序对氨基酸序列进行亚细胞定位。网址：http:/wolfpsort.seq.cbrc.jp/首先，打开网址，在“select an organis
15、m type” 中选择“Animal”。之后，“Please select input method”选择“From File”；浏览文件，选入FASTA格式的氨基酸序列，最后，提交，将结果保存。 (4)氨基酸序列三级结构分析运用丹麦科技大学(DTU)的CBS服务器上的CPHmodel3.0程序对氨基酸序列进行三级结构的分析。网址：http:/www.cbs.dtu.dk/services/CPHmodels/首先打开网址，将氨基酸序列放入对话框，点Submit，将新页面中的Email地址填好，几分钟之后将结果打开，点query.pdb下载pdb格式的文件。打开Accelrys Discovery Studio Visualizer3.1软件，在OPEN里打开刚才下载
