• 1. 中山大学附属第七医院 神经医学中心(深圳 518107);
  • 2. 中山大学附属第一医院 神经内科(广州 510030);
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目的 通过生物信息学预测分析人超极化激活环核苷酸门控通道1(Hyperpolarization activated cyclic nucleotide gated channel 1,HCN1)基因的启动子区的序列特征、转录因子及其结合位点和蛋白质的理化性质、信号肽、亲疏水性、跨膜区域、蛋白结构、与之相互作用的蛋白质及功能,为研究 HCN1 基因的表达调控及其参与伴海马硬化内侧颞叶癫痫等相关疾病的发病机制奠定理论基础。方法 通过 Protparam、Protscale、TMHMM、SignalP 5.0、NetPhos 3.1、Swiss-Model、Promoter 2.0、AliBaba2.1 和 EMBOSS 等生物软件和网站分析和预测人 HCN1 蛋白理化性质、结构功能、定位表达、系统进化关系、蛋白相互作用以及 HCN1 基因启动子、CpG 岛及转录因子结合位点特征等。结果 信息学的预测 HCN1 蛋白的进化分析表明,人与黑猩猩的遗传距离最小,亲缘关系最近。人 HCN1 蛋白是位于质膜上不稳定的亲水性蛋白,存在 2 个典型的跨膜螺旋区,预测该蛋白无信号肽及核定位序列。HCN1 蛋白的二级结构主要为无规则卷曲及 α-螺旋,且含有多个潜在的磷酸化位点。HCN1 的本体论分析:细胞组成分析表明 HCN1 蛋白位于质膜 (GO:0005886);分子功能表现为与环磷酸腺苷(cyclic Adenosine monophosphate, cAMP)结合(GO:0030552)和电压门控离子通道活性(GO:0005244),参与细胞对 cAMP 的反应过程(GO:0071320)和钾离子的跨膜运输(GO:0071805)。与人 HCN1 存在相互作用的 10 个蛋白,包括 HCN2、HCN4、PEX5L、MARCH7、KCTD3、GNAT3、SHKBP1、KCNQ2、FLNA 和 NEDD4L。主要为参与离子跨膜转运的调节(GO:0034765)和钾离子的跨膜运输(GO:0071805)。HCN1 基因定位于 5p12,含有 8 个外显子和 7 个内含子。HCN1 基因上游至 5'侧翼共 2 000 bp 的核苷酸序列存在 3 个启动子区。启动子区序列中存在 1 个长度为 158 bp 的 CpG 岛,HCN1 基因 5'调控区存在 1 个 CAAT 盒及 1 个 TATA 盒。被两种软件同时预测到的 HCN1 基因启动子区的转录因子结合位点有 19 种,包括 NF-κB、NF-1、AP-1、TBP、IRF-1、c-Ets-1、Elf-1、HNF-3、HNF-1、YY1、GATA-1、RXR-α、GR、AP-2αA、ENKTF-1、C/EBPβ 、C/EBPα、c-Fos 和 c-Jun。结论 分析结果为进一步研究 HCN1 在癫痫发生发展过程中的作用具有重要意义,启动子区的生物信息学分析能够提高基因启动子的研究效率,为后续实验构建 HCN1 基因启动子表达载体及鉴定启动子功能提供理论依据。

引用本文: 黎银潮, 林婉蓉, 陈树达, 赵怡然, 陈傲寒, 周列民. 人超极化激活环核苷酸门控通道 1 基因启动子区及蛋白的生物信息学分析. 癫痫杂志, 2020, 6(4): 296-306. doi: 10.7507/2096-0247.20200048 复制

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