人Latexin基因及蛋白质的生物信息学分析_王兆松

第20卷第2期生命科学研究Vol．20No．22016年4月LifeScienceResearchApr.2016DOI:10.16605/j.cnki.1007-7847.2016.02.006人Latexin基因及蛋白质的生物信息学分析王兆松，赵文铖，周蒙，魏梅，董秋萍，许世磊*（天津医科大学肿瘤医院国家肿瘤临床医学研究中心天津市肿瘤防治重点实验室，中国天津300060）摘要:Latexin（Lxn）是人的羧肽酶抑制剂,并有肿瘤抑制因子的作用。利用生物信息学分析Lxn基因的启动子和CpG岛以及Lxn蛋白质的理化性质、结构特点、功能特征后发现,Lxn基因存在两个启动子和CpG岛,且一个CpG岛与启动子重合;Lxn是全长222个氨基酸,等电点5.52,无信号肽、无跨膜结构的亲水不稳定蛋白质;蛋白质二级结构有4个α螺旋和9个β折叠,三级预测结构可信度为99.55%,拉曼图表明结构稳定;与Lxn相互作用的蛋白质主要是羧肽酶,另外Lxn还参与炎症反应和温度引起的痛觉反应等生物过程;启动子和氨基酸在灵长类间的同源性极高。对Lxn的表达、结构及功能的预测分析可以为研究Lxn在生命过程中的作用提供重要的信息。关键词:Latexin;羧肽酶抑制剂;肿瘤抑制因子;生物信息学中图分类号：Q811.4文献标识码：A文章编号：1007-7847(2016)02-0125-06BioinformaticAnalysisofHumanLatexinGeneandProteinWANGZhao-song,ZHAOWen-cheng,ZHOUMeng,WEIMei,DONGQiu-ping,XUShi-lei*(TianjinKeyLaboratoryofCancerPreventionandTherapy,NationalClinicalResearchCenterforCancer,TianjinMedicalUniversityCancerInstituteandHospital,Tianjin300060,China)Abstract:Latexin(Lxn)isacarboxypeptidaseinhibitorinhumanandactsasatumor-inhibitingfactor.Throughbioinformaticanalysis,predictionsonthepromoterandCpGislandofLxngene,aswellasphysico－chemicalproperties,structuralandfunctionalcharacteristicsofLxnproteinwereperformed.ItwasfoundthattherearetwopromotersandtwoCpGislandsinthegeneandoneCpGislandislocatedinonepromoterregion.Lxnproteiniscomposedof222aminoacids,withisoelectricpointof5.52.Itisahydrophilicandunstableproteinwithoutasignalpeptideandtransmembranedomain.Asfortheadvancedstructure,fourα-helicesand9β-sheetswerepredictedinthesecondarystructure.Thereliabilityofpredictedtertiarystruc－turereachedupto99.55%andthestructurewasproventobestablebyRamachandranplot.Theadvancedstructureinfluencedthefunctionofprotein.Lxnnotonlyinteractedwithcarboxypeptidasebutalsotookpartininflammatoryresponseandpainsensestimulatedbytemperatureandsoon.What′smore,thehomologiesofpromotersandaminoacidsinprimateswereveryhigh.TheanalysisresultsprovideimportantmessagesforfurtherstudiesonfunctionofLxninhumanlifeactivities.Keywords:Latexin;carboxypeptidaseinhibitor;tumor-inhibitingfactor;bioinformatics（LifeScienceResearch，2016，20（2）：125～130）Latexin（Lxn）是目前已知的哺乳类动物中唯且调控了干细胞中蛋白质表达的丰度[3]。Liang等[4]一的羧肽酶抑制剂[1],具有222个氨基酸残基,相发现小鼠Lxn的表达影响其体内造血干细胞的数对分子质量为29kD。Lxn在人的心脏、前列腺、卵量,Muthusamy等[5]发现Lxn的表达与干细胞因子巢、肾脏、胰腺、结肠等多个器官中均有表达[2],并的表达呈现负相关的关系,而Liu等[6]证明Lxn具收稿日期：2015-08-08；修回日期：2015-09-28基金项目：国家自然科学基金资助项目（81301711）作者简介：王兆松(1989-)，男，山东泰安人，硕士研究生，主要从事分子生物学研究；*通讯作者：许世磊（1981-），男，天津人，助理研究员，博士，主要从事肿瘤细胞生物学研究，Tel:[phone]，E-mail：[e-mail]。126生命科学研究2016年有抑制血液系统的恶性肿瘤的作用,并且这种抗肿瘤的作用不依赖于其羧肽酶抑制剂的功能。随着对Lxn研究的深入,它对肿瘤抑制作用的研究也在不断增加,如通过促进细胞凋亡以抑制淋巴瘤的生长[6],使细胞停滞于G0期,从而抑制肝癌细胞的增殖[7]。另外,有临床研究证明Lxn能够有效抑制胃癌、乳腺癌、甲状腺癌等恶性疾病[8~10]。因此,对Lxn的深入研究可为人类肿瘤的治疗、抗肿瘤药物的开发及愈后的检测提供大量可行的指导意见。本研究借助生物信息学的方法对人Lxn基因启动子及甲基化进行分析预测,并对Lxn蛋白质的理化性质、亲疏水性、二级结构、三级结构以及蛋白质之间的相互作用等进行预测分析,为Lxn的后续研究奠定理论基础。1材料与方法1.1材料Lxn基因（GeneID:56925）相关序列来自NCBI网站;Lxn蛋白质的氨基酸序列（NP_064554.3）来自NCBI网站。1.2方法利用在线数据库及分析软件对Lxn基因相关序列及Lxn蛋白质氨基酸序列进行分析,并得出相应的结果。2结果与分析2.1人Lxn基因启动子及转录因子预测与分析使用PromoterScan（）对Lxn基因起始密码子上游3000bp和下游1000bp共4000bp的片段进行启动子的预测。通过预测发现Lxn基因存在两个启动子,并且预测得到与相应启动子结合的所有转录因子,启动子位置及序列如表1所示,其中Promoter1横跨起始密码子。预测所得的与两个启动子相结合的转录因子分别如表2和表3所示。表1人Lxn基因启动子预测Table1PromoterpredictionofhumanLxngenePromoterStartStopScoreSequencePromoter13241299159.40GCGGGGCCTCAGAAGCAGTCAGCCCAGGGCTCTCGGATGCAGGGAGCCTGGGCCCAAACAGCAGCTTCCGGAGTCGGAAGGAGCTGAGGAAGAAGACTGACTGAAGGAGCTTGCGACTTTTCCGCCTCGGCAACCGGACCCAGCAGCAAGCAGGACGGGCGGCGCTCTGCTACTGGTCCCGTTAAGCCAGAGTAGCCCAAGCCCTGAAGTCACTGCTCATCCGGAATGGAAATCCCGCC-GACCAACTACCCAPromoter241916054.56AGATCAAATTCAGTTTTATATGAACTTGGAATATTTTATCATTATGTAATAAAACCTGGAAGACATATAATCAACTTTAAATAAATATTATTTTGTTACAGCTCACCCAAATTCATCTATTAATCAGAAATATTTTATACATTTTTAAAAATATAATTTATAAACTTTATATTCAAAAATCATTAAATCATGTTTAAGAGCTCCTCTTTTATCTTGAAAACTTGTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTGA表2Promoter1结合的转录因子表3Promoter2结合的转录因子Table2TranscriptionfactorscombinedwithPromoter1Table3TranscriptionfactorscombinedwithPromoter2NameStrandLocationWeightNameStrandLocationWeightSp1-32293.191000TFIID-3302.618000NF-κB-32262.869000TFIID-3211.971000NF-κB-32261.080000TFIID-2982.920000Sp1+32243.119000TFIID-1792.920000AP-2+31861.091000TFIID-1792.618000GCF-31552.361000TFIID-1791.971000Sp1-31523.2920002.2人Lxn基因启动子区域CpG岛及甲基化区GCF+31492.284000Sp1+31473.361000域的预测与分析AP-1-30958.606000使用在线MethPrimer软件（－AP-2+30131.091000gene.org/cgi-bin/methprimer/methprimer.cgi）对LxnAPRT-mouse_US-29976.003000EARLY-SEQ1-29966.322000基因起始密码子上游3000bp和下游1000bp共AP-2-29961.1080004000bp片段进行甲基化预测,得到如图1所示结(Sp1)-29968.117000Sp1-29952.755000果。在4000bp中存在两个CpG岛,长度分别为Sp1-29943.292000106bp（491-596bp）和151bp（3060-3210bp）,GCF+29912.284000第2期王兆松等：人Latexin基因及蛋白质的生物信息学分析127其中一个CpG岛完全落在Promoter1中,CpG岛的存在会抑制基因的转录,因此Promoter1及其甲基化对于Lxn的转录调控具有更重要的作用。图1人Lxn启动子序列甲基化预测图谱Fig.1MethPrimerpredicationofhumanLxnpromoter2.3人Lxn基因启动子及CpG岛同源性分析使用NCBI的nucleotideblast（）在线系统,对人Lxn基因得分较高的启动子（启动子1）和落在其中的CpG岛共同进行同源性分析,输出结果中覆盖度（querycover）达100%的多为灵长目物种,其中与黑猩猩、绿猴、狒狒、恒河猴的序列的相似性（i－dentity）分别为98%、92%、90%、92%,这说明在灵长类动物中,启动子序列具有高度的保守性,因此Lxn基因可以被相同的转录因子所结合。通过ClustalX2.