摘要：花青素（anthocyanidin），又稱花色素，存在於植物細胞的液泡中，可由葉綠素轉化而來，花青素合成酶（anthocyanidin synthase，ans）是催化無色花色素轉變成花青素的關鍵酶，對大豆ans基因進行分析，有助於研究植物葉色、果色和花色的形成機理，同時為深入研究大豆ans基因家族的功能和結構特徵提供依據。利用相關的生物資訊學軟體分析了大豆ans基因編碼蛋白的氨基酸組成、結構域、保守區段、二級結構等蛋白質性質，同時對其疏水性/親水性、跨膜區段、訊號肽等進行了**和分析，並與其它物種的lodx/ans基因進行同源性比較和進化分析。
結果表明，其開放閱讀框為1059 bp，編碼352個氨基酸殘基，相對分子質量為39.8 kda，屬於親水性蛋白質；不存在訊號肽，說明ans可能不是分泌蛋白；醣基化和磷酸化**結果說明，蛋白質存在乙個n-醣基化位點和10個磷酸化位點；二級結構主要由α螺旋和無規則捲曲構成，不存在β摺疊，表明蛋白質結構穩定性低。
關鍵詞：大豆；花青素合成酶；生物資訊學分析
大豆（glycine max）屬於蝶形花科，又叫青仁烏豆、黃豆、泥豆、馬料豆等，是中國重要糧食作物之一，現已知約有1000個栽培品種。大豆是豆類中營養價值最高的品種，含有豐富的不飽和脂肪酸，多種微量元素、維生素及優質蛋白質，具有增強機體免疫力、預防血管硬化等作用。
花青素是類黃酮物質的一種，廣泛存在於自然界中，是植物主要的水溶性色素之一。花青素作為一種天然食用色素，安全、無毒、資源豐富，而且具有一定營養和藥理作用[1]，如強抗氧化，即加強清除自由基能力，以及能預防心血管疾病、抗腫瘤、抗突變和輻射、調節血小板活性、防血小板凝結、免疫調節活性等[2]，在食品、化妝、醫藥方面有著巨大應用潛力，因此對花青素相關方面的研究一直是近年來的熱點。
花青素是經苯丙烷代謝途徑和類黃酮生物合成途徑合成的（圖1）。花青素合成酶 （anthocyanidin synthase，ans）是花青素合成通路末端的關鍵酶，催化從無色花色素到有色花色素的轉變[3]，屬於氧化戊二酸依賴性加氧酶家族。
生物資訊學作為一門綜合資訊科技、電腦科學和數學的理論方法來研究生物資訊的綜合交叉學科，是當今生命自然科學的重大前沿領域之一，也是 21 世紀自然科學的核心領域之一。它通過對基因組dna序列進行資訊分析，也就是對基因組結構和功能進行研究，模擬和**蛋白質的空間結構，以及分析蛋白質的性質等，從而為尋找或發現新基因提供理論依據[4]。
本文運用生物資訊學的方法，對大豆ans基因氨基酸序列及所編碼蛋白質的組成、理化特性、結構特點等進行**和分析，同時從ncbi上獲取已經註冊的大豆ans家族的核酸序列和ldox核酸序列，結合mega 3.1軟體對該蛋白家族基因構建進化樹，從而為深入研究ans基因家族的功能和結構特徵提供依據，同時有助於研究植物葉色、果色和花色的形成機理。
圖1 花青素生物合成途徑（holton and cornish 1995）
1 材料與方法
1.1 實驗材料
根據提供的大豆ans基因的核苷酸序列，通過在ncbi（national center for biotechnology information）核酸及蛋白質資料庫中檢索相關基因，得到序列登入號（表1），獲得已經註冊的大豆ans家族以及其它物種的ans/ldox的核苷酸cdna序列及其對應的蛋白質序列。
1.2 實驗方法
依據 等**提供的各類生物資訊學軟體進行**分析。
軟體具體使用情況如下：
1、通過軟體primer 5.0獲得相應的氨基酸序列，其中大豆ans基因開放閱讀框（open reading frame，orf）的查詢和翻譯在ncbi-orf finder（進行；序列的鹼基數目以及g+c值等資訊通過dnastar軟體獲得；
2、通過dnaman 5.2.2軟體獲得大豆ans基因的編碼區全長序列及其推導的氨基酸序列；
3、ans核酸及氨基酸序列的組成成分、理化性質（等電點、疏水性等）利用protparam（**工具進行分析；
4、通過protfun分析軟體（和protscale（**分析蛋白質功能和疏水性/親水性；
5、利用cbs**tmhmm serverv.2.0（**工具對氨基酸序列進行跨膜分析**；
6、利用clustal x 1.83和genedoc軟體進行多序列基因同源性比對，同時使用mega 3.1軟體並結合neighbor-joining的方法進行進化分析；
7、蛋白質二級、**結構的**分別利用sopma （ tools （**工具完成；
8、用ncbi的conserved domains程式（http://www. nih. gov/structure/cdd/wrpsb. cgi）**蛋白質的保守區；
9、通過coils（對蛋白質捲曲螺旋進行分析；
10、氨基酸序列的醣基化**通過netnglyc1.0（磷酸化**利用netphos2.0 server（
11、利用targetp 1.1 server（對蛋白質進行亞細胞定位。
2 結果和分析
2.1 大豆ans核酸序列特徵分析
如圖2所示，大豆ans基因全長1320 bp，開放閱讀框長度為1059 bp，編碼352個氨基酸，分子量為39879，tga為終止密碼子，故不編碼蛋白質。通過dnastar軟體分析得出，序列g+c值為50.33%，其中鹼基a為294個，鹼基c為222個，鹼基g為311個，鹼基t為232個。
通過ncbi**的orf finder工具分析結果表明，該基因可能包括6個開放閱讀框（open reading frame，orf），分別位於1-1058 bp、751-1011 bp、344-529 bp、133-255 bp、756-857 bp和959-1058 bp處。
圖2 大豆ans基因序列及其編碼的氨基酸序列
2.2 大豆ans理化性質
用protparam**分析軟體對花青素合成酶蛋白的理化性質進行**，推測該蛋白的分子式為c1084h2851n477o525s10，總原子數為5667，分子量為39879，總氨基酸個數為352，序列的鹼性氨基酸（k、r）、酸性氨基酸（d、e）、疏水性氨基酸（a、i、l、f、w、v）和極性氨基酸（n、c、q、s、t、y）含量分別為47、56、122和65個，疏水性氨基酸的含量是極性氨基酸的兩倍。同時根據理化指標（表3），得知總平均親水性為-0.398。
在該基因編碼的氨基酸（表1）中，glu（e）和leu（l）含量較高，分別佔12.2%和11.4%；cys（c）、met（m）、trp（w）的含量均為1.
4%；不含pyl（o）、sec（u）。總的帶正電殘基（asp + glu）為56，負電殘基（arg + lys）為47，理論等電點pi為5.71，為偏酸性可溶性蛋白。
在280 nm下的吸光值為1.068，不穩定係數為51.68（>40），表明該蛋白質不穩定。
表2 ans基因編碼氨基酸的組成
轉基因大豆的生產和研發現狀
轉基因大豆是目前世界上種植面積最大的轉基因作物。2004年，全球轉基因大豆的種植面積已達4840萬公頃，約佔全球大豆種植面積 8600萬公頃 的56 全球轉基因作物種植面積 8100萬公頃 的60 主要分布在美國 阿根廷 巴西 加拿大 墨西哥 巴拉圭 南非 烏拉圭 羅馬尼亞等8個國家，幾乎全部為耐受...
基因控制生物的性狀
編寫時間執行時間 課題 第二章第一節基因控制生物的性狀課型 新授 總序第個教案 目的要求 1 說出基因與性狀之間的關係。2 嘗試區分相對性狀。3 關注基因技術的運用和發展。教學方法 自主學習 小組討論 課前準備 相關 投影 教學過程 一 匯入 第一章我們討論了生物的生殖和發育，了解了植物 昆蟲 兩棲...
7 2 1基因控制生物的性狀完
第七單元第二章 生物的遺傳和變異 導學案 班級姓名組別評價 第一節基因控制生物的性狀 學習目標 知識目標 1 舉例說出生物的性狀，以及親子代間在性狀上的延續現象 2 舉例說出不同種性狀和相對性狀之間的區別 3 舉例說出生物的性狀是由基因控制的。一 預習 完成 優化設計 快樂預習的題目 二 預習檢查 ...