文档介绍：生物信息学作业
CDK2基因和蛋白质序列的生物信息学分析
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1前言
细胞周期蛋白依赖激酶2(cyclin-dependent kinase 2,CDK2),又名细胞分裂激酶2(cell division kinase 2)或p33蛋白激酶(p33 protein kinase),其基因定位于人类基因组的12号染色体上的q13染色带上。CDK2基因全长6013bp,这部分中有7个外显子和6个内含子,7个外显子的长度依次为353bp、78bp、121bp、171bp、102bp、204bp、1264bp(可依次记为外显子1-7)。在翻译过程中,该基因转录成的mRNA的外显子1的前137bp和外显子7的后1159bp不进行翻译,属于调控序列。mRNA上只有中间的部分编码蛋白质。
CDK2基因可以转录为两种mRNA。其中,变体1长度为2325bp,编码298个氨基酸;变体2长度为2223bp,编码264个氨基酸。这两种蛋白质为CDK2的同型蛋白,功能相同,具有调控细胞分裂的功能,主要在G1期到S期和S期到G2期这两个阶段起作用。CDK2广泛分布在生物体的各种细胞的胞质溶胶和细胞核质中,但只在进行分裂的细胞中行使功能,这是因为CDK2只有与不同的细胞周期蛋白(cyclin)结合后才具有活性。CDK2可以与细胞周期蛋白A、B1、B3、E等结合后,参与细胞周期调控。由于
CDK2在细胞内的数量变化有可能导致细胞周期异常而产生癌症,故CDK2基因可以被看作癌基因,其活性和表达量可以作为衡量癌症的指标。CDK2与周期蛋白E的复合体不仅能直接参与中心体复制的起始调控,还能与类Rb蛋白p107或转录因子E2F结合,促进细胞从G1期向S期转化或调控DNA复制有关的基因转录。而CDK2与周期蛋白A的复合体可以增强DNA复制因子RF-A的活性。
在CDK2分子中,被称为T环的氨基酸环阻断了活性部位,妨碍激酶履行它的酶功能,而且活性部位的氨基酸形成一种难于为蛋白质结合的形状。CDK2与周期蛋白结合时,周期蛋白将T环转出2nm以上,又将CDK2中的PSTAIRE螺旋部分转了, 并把活性部位氨基酸变成能与底物蛋白结合的正确构象。CDK2的活性不仅与周期蛋白有关,还与其上的Thr-15、Tyr-15、Thr-160三个位点是否磷酸化有关。一般情况下,与周期蛋白结合的CDK2的上述三个位点被Wee/Mik1和CAK激酶磷酸化,但此时复合体还没有活性,只有当Cdc25c将Thr-15、Tyr-15两个位点去磷酸化后,复合体才有活性。细胞中存在多种因子对CDK2进行修饰调节,此外还存在对其活性起负性调控的蛋白质,即CDK激酶抑制物,例如p21CIP/WAF1、p27KIP2等。
前面提到,CDK2基因转录的产物有两种。这两种mRNA的不同之处在于变体1由全部7个外显子组成,而变体2缺失外显子5,由剩余的6个外显子组成。这样翻译成的两种同型蛋白的长度就相差34个氨基酸。
2 材料和方法:

采用蛋白质名称对NCBI非冗余蛋白质数据库进行检索,CDK2蛋白的记录有1013个。而采用基因名称对NCBI非冗余核酸数据库进行检索,CDK2蛋白的记录有680个。采用人(Homo sapiens)的CDK2蛋白序列进行BLAST搜索。

序列比对方法
将以上序列数据以fasta格式作成一个文件后,用ClustalX2进行全序列自动比对。比对过程中采取自动比对和手动比对相结合,输出格式为Clustal格式(.aln)。

(Molecular Evolutionary ics Analysis )进行系统发育分析。(Neighbor-joining method, NJ)和最大简约法(Maximum parsimony method, MP)建树。NJ方法中采用Poission校正的氨基酸取代模型,I的方法搜索最简约树。plete deletion)策略,同时采用自举检验(bootstrap test,重抽样500次)估计系统树中结点的置信值(BCL值)。

所研究蛋白质在PFAM、PROSITE等蛋白质二次数据库中的分类情况

所研究蛋白质在蛋白质结构数据库中的分类情况
3 结果
序列的查询情况
CDK2在HomoloGene数据库中只有1条记录,即:HomoloGene:74409. Gene conserved in Eukaryota,其中有18个