乙醇脱氢酶―1B(ADH1B)基因的生物信息学分析

乙醇脱氢酶―1B(ADH1B)基因的生物信息学分析

　　摘 要：本研究通过对ADH1B编码基因产物的亚细胞定位、信号肽、疏水性等预测，分析其基因编码蛋白的功能。结果显示，ADH1B编码基因产物为亲水性蛋白，不具备信号肽和跨膜结构。二级结构以α-螺旋与无规则卷曲为主。序列分析表明，ADH1B基因编码产物很可能在免疫应答中起到关键作用。

　　关键字：ADH1B基因；生物信息学；结构与功能

　　乙醇脱氢酶乙醇氧化体系是肝脏中代谢酒精的一条主要途径。乙醇脱氢酶氧化体系包括醇脱氢酶 （ADH）和醛脱氢酶 （ALDH）。国内外研究发现 ADH和ALDH都是多个同工酶组成的大家族，现有研究已发现ADH包括 ADH1A、ADH1B、ADH1C、ADH4、ADH5、ADH6和 ADH7共 7个基因。根据ADH同工酶的电泳泳动度、动力学特性、对酒精的亲和力和是否受四甲基吡唑的抑制将ADH分为5种类型，ADH1A，ADH1B和ADH1C为I型，ADH4，ADH5，ADH7和ADH6分别为Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ和V型。ADH1B和ADH1C还具有基因多态性。

　　1 分析原理与方法

　　从GenBank数据库中获得ADH1B基因及其同源蛋白质基因；采用 DNAMAN及 DNA Star软件预测分析理化性质；用ProtScale在线软件分析疏水性和亲水性；采用 SignalP3.0预测蛋白信号肽；用 PSORTⅡ软件进行亚细胞定位分析；用在线分析软件PBIL和SWISS―MODEL预测二级和三级结构。

　　2 分析过程与结果

　　2.1 ADH1B基因编码产物的理化性质

　　用 Bioedit及 DNA Star分析软件对乙醇脱氢酶-1B（ADH1B）基因编码产物的理化性质进行预测，由ADH1B基因的氨基酸组成可知，ADH1B基因编码375个氨基酸 ，组成中最多的氨基酸是 Val（缬氨酸），所占比例为10.40%；在pH7.0环境下其电荷量偏低、为-13.732；其理论分子量为 39.833 kD，理论等电点为8.53。

　　2.2 ADH1B基因编码产物疏水性，亲水性预测

　　分析蛋白质的疏水性/亲水性由ExPASAy服务器的Protscale分析软件，采用K―D法预测。分析氨基酸的得分可知。多肽链第62位的亮氨酸（Leu）具有最高的分值（2.267），疏水性最强；第249位的赖氨酸（Lys）具有最低的分值（―2.244），亲水性最强。整条多肽链表现为亲水性，因此可推断乙醇脱氢酶1B是一种可溶性蛋白。

　　2.3 ADH1B基因编码产物的信号肽

　　采用丹麦技术大学生物序列中心开发的强大的信号肽检测工具SignalP对ADH1B基因编码产物进行分析，程序利用神经网络模型进行信号肽分析，并得到3种C、Y、S值计算结果。分析知：ADH1B基因编码产物曲线的c值为0.11、 Y值为0.123、 S值为0.153。基本可以推断ADH1B基因编码产物不存在信号肽。

　　利用TMHMM寻找ADH1B基因编码蛋白序列中是否有跨膜区域。由图5可知，ADH1B基因编码产物序列的1-375都位于胞外，据此推断，BCRho3基因编码产物不含有跨膜结构域。

　　2.4 ADH1B基因编码产物亚细胞定位

　　通过PSORTⅡ工具预测ADH1B基因编码产物的亚细胞定位，结果表明，其分布在细胞质的可能性为39.1%，分布在细胞核的可能性为17.4%，分布在内质网的可能性为8.7%，分布在高尔基体的可能性为4.3%。因此可推断，ADH1B基因编码产物主要在细胞质中发挥生物学作用。

　　2.5 ADH1B基因编码产物结构功能预测

　　通过Protfun软件预测ADH1B基因编码产物的功能，结果表明，该蛋白可能作为免疫应答来发挥作用的可能性最大，为 0.406。由此推断，ADH1B可能在免疫应答过程中具有调节作用。

　　2.6 ADH1B基因编码产物的二级与三级结构预测

　　采用PBIL分析软件预测 ADH1B基因编码产物的二级结构。结果表明，ADH1B基因编码产物主要由21.81%α-螺 旋、22.61%延伸链和55.32%无规则卷曲组成。由此可推断，α-螺旋与无规则卷曲是ADH1B最主要的蛋白质二级结构元件，延伸链则散布于整个蛋白质中。

　　应用Swiss-Model程序预测ADH1B基因编码产物的三级结构，以PDB数据库中的1u3u为模型进行同源建模，结果α-螺旋主要在内部，具有较大优势，无规则卷曲环包在外，构成具有球状蛋白。

　　3 结论

　　ADH1B由375个氨基酸组成，整条多肽链表现为亲水性，而且该蛋白没有信号肽，这与亚细胞定位预测结果该蛋白主要在细胞质中发挥生物学作用相符。该蛋白没有跨膜结构，与三级结构分析的结果相符。功能预测分析表明，ADH1B蛋白作为免疫应答来发挥作用。本研究对大多数类型的预测均采用了多种不同软件，它们预测的一致性具有较高的可信度，分析结果为深入研究 ADH1B蛋白的分子结构及其功能奠定了基础，为今后进一步研究ADH1B基 因的功能作用提供资料参考。

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本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/592d347659fb770bf78a6529647d27284b7337e7.html