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细粒棘球绦虫原头蚴及囊液miRNA测序与生物信息学分析
目的 通过对绵羊肝、肺来源的细粒棘球绦虫原头蚴(protoscoleces,PSC)及囊液miRNA测序及表达谱分析,筛选差异表达miRNAs,并对其调控的靶基因进行初步预测,以期了解细粒棘球绦虫原头蚴生物学特征研究奠定基础,同时为细粒棘球蚴病的综合防控提供理论依据. 方法 采用TRIZOL法分别提取细粒棘球绦虫原头蚴及囊液总RNA,构建sRNA测序文库,采用Illumina HiSeq2500高通量测序技术进行深度测序,分别比较肝、肺原头蚴组及肝、肺囊液组miRNAs的表达差异.对显著差异表达的miRNAs进行筛选与靶基因预测,并进行GO和KEGG功能富集分析,初步探讨差异表达miRNAs. 结果 原始测序数据一系列数字化过滤后,得到的sRNAs长度分布在18-26nt之间.本次测序筛选出 764个miRNAs,包括保守miRNAs 134个,新miRNAs 537个.筛选出显著差异表达的miRNAs共计61个,其中肝、肺原头蚴组4上调表达,56个下调表达,囊液组仅有1个miRNA且上调表达.GO分析其在生物过程中多富集在转录及调控、蛋白磷酸化、氧化还原反应等;在分子功能上多集中于ATP、蛋白、核酸及离子的结合和转运等.KEGG显示,受显著差异miRNAs调控的靶基因参与了2条信号通路,主要在细胞的增殖、分化、凋亡、代谢和抵抗氧化应激等方面发挥作用. 结论 肝、肺原头蚴组及其囊液存在特异miRNAs表达谱,包括数量和种类及其表达水平的不同,可为包虫病筛选新的药物靶点,评估包虫转移风险提供理论参考.
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家蝇AMP17基因的克隆及其分子特性和表达模式研究
目的 克隆家蝇AMP17基因并进行、序列分析,对其时空表达模式进行初步探索. 方法 从微生物诱导的家蝇转录组数据库中筛选差异高表达唾液腺蛋白AMP17基因.以该基因的cDNA文库质粒为模板进行PCR扩增,运用生物信息学方法对其编码蛋白进行结构与功能分析.取家蝇不同生活史时期标本(卵,各龄幼虫,蛹,雄雌成虫)及3龄幼虫不同组织部位(体壁、气管、唾液腺、脂肪体、马氏管及中肠)标本,采用实时荧光定量PCR检测AMP17基因表达情况. 结果 PCR扩增得到约495 bp的特异性AMP17基因片段.AMP17基因ORF全长495 bp,编码164个氨基酸,理论分子质量单位17.4×103,等电点为6.09,整个多肽链表现为亲水性.该蛋白属于分泌蛋白,主要分布在细胞外(包括细胞壁).磷酸化位点分析该蛋白,有5个丝氨酸、3个苏氨酸、1个色氨酸可能成为蛋白激酶磷酸化位点.其二级结构中主要以α-螺旋,不规则卷曲和延伸链为蛋白大量的结构元件.时空表达谱显示,家蝇不同发育时期中,以卵期作为参照,AMP17基因在3龄及雄成虫时期表达量高,表达水平排列顺序为3龄幼虫＞雄成虫＞1龄幼虫＞雌成虫＞蛹期＞2龄幼虫＞卵,3龄幼虫时期表达量比卵期上调了20 320.98倍(P＜0.01);雄成虫上调了10 936.37倍(P＜0.01).以体壁作为参照,AMP17基因在家蝇3龄幼虫不同组织的表达以马氏管表达高,比体壁上调了2.40倍(P＜0.05);其次为唾液腺,比体壁上调了1.31倍(P＜0.01). 结论 成功克隆了家蝇AMP17基因并初步探索了其时空表达模式,为进一步研究其功能奠定了基础.
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隐孢子虫Gal/GalNAc特异性凝集素P30基因的克隆及生物信息学分析
目的 克隆隐孢子虫Gal/GatNAc特异性凝集素P30基因并测序,对其进行生物信息学分析. 方法 采用聚合酶链(PCR)技术,从微小隐孢子虫基因组中扩增P30基因,然后将其克隆入pMD18-T载体,转化后挑取阳性克隆进行酶切和测序鉴定,并对获得的P30基因进行生物信息学分析. 结果 PCR扩增得到特异的微小隐孢子虫P30基因,测得的核苷酸序列及其推导的氨基酸序列与GenBank上提交的序列同源性分别为98%～100%和99%～100%. 结论 成功克隆出序列正确的微小隐孢子虫P30基因,预测的P30蛋白具有9个潜在的抗原表位,为其相关研究奠定了基础.
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结核分枝杆菌CarD蛋白结构与功能的生物信息学分析
目的 应用生物学信息分析软件预测结核分枝杆菌CarD蛋白的结构和功能. 方法 运用NCBI中Blast工具,将结核分枝杆菌H37Rv carD基因序列与GenBank中相似序列进行核苷酸比对;利用MEGA 6.06软件,采用邻位相连法构建N-J进化树;运用ClustalX 2.1软件,将结核分枝杆菌H37Rv CarD及与其同源性较高的分枝杆菌CarD氨基酸序列进行多重比对分析;登录ExPASy网站,运用ProtParam T具分析CarD蛋白的理化性质,运用ProtScale进行蛋白质疏水性分析,运用SignalP 4.1 Server预测蛋白质信号肽,运用TMHMM Server v.2.0以及TMPred预测蛋白质跨膜螺旋区,运用SOPMA预测蛋白质二级结构,运用SWISS-MODEL进行蛋白质三级结构同源建模;运用NetPhos 3.1 Server预测蛋白质磷酸化位点;运用NCBI中CDD 工具预测CarD蛋白保守结构域. 结果 分枝杆菌carD基因序列相似度为100％,进化关系较近.H37Rv与田鼠分枝杆菌起源于同一物种,同源性较高.CarD分子在进化过程中高度保守,为稳定、亲水性蛋白,无跨膜区、无信号肽,蛋白序列中存在4个丝氨酸磷酸化位点,二级结构中以α-螺旋为主,三级结构同源建模成功.CarD蛋白是一种结合RNA聚合酶的转录调控因子,属于CarD/CdnL/TRCF家族. 结论 CarD蛋白为RNA聚合酶结合蛋白,调控转录和控制结核分枝杆菌的生长.该蛋白序列保守稳定,是治疗结核病潜在的新靶标.
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狂犬病病毒感染小鼠脑组织中lncRNA表达谱分析
目的 通过RNA测序的方法研究狂犬病病毒(RABV)小鼠脑组织中lncRNA的表达谱和功能. 方法 用 RABV CVS11株感染小鼠脑组织并提取总RNA,构建文库,上机测序分析获得CVS11毒株感染小鼠脑组织mRNA和 lncRNA表达谱,并进行实时荧光定量PCR验证,通过GO和KEGG分析差异表达lncRNA和mRNA的功能. 结果与未感染组相比,CVS11感染组有88个lncRNA差异表达,2648个mRNA差异表达(FC≥2,P<0.05).采用实时定量 PCR验证差异表达,结果与RNA-seq结果相一致.GO分析差异表达的lncRNA共定位基因高度富集在如氮化合物的解毒,氮化合物的细胞解毒和硝基苯的代谢过程等生物过程中;KEGG分析差异表达的lncRNA靶点参与Toll样受体, NF-κB,MAPK,趋化因子,单纯疱疹和流感A感染等重要信号通路. 结论 lncRNA在RABV感染期间参与调节免疫反应,因此可作为狂犬病预防和治疗的潜在靶点.通过高通量RNA测序研究感染小鼠脑组织中lncRNA和mRNA概况.
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肺炎衣原体Cpn0147基因的克隆、表达与定位及其重组蛋白的生物信息学分析
目的 重组表达肺炎衣原体Cpn0147基因,并对表达的内源性蛋白进行细胞内定位,对重组蛋白进行生物信息学分析. 方法 使用PCR方法从肺炎衣原体菌株AR39基因组中扩增第0147段开放读码区基因,使用限制性内切酶BamHⅠ和NotⅠ酶切目的片段和载体PGEX-6P2,T4连接酶连接后转化入大肠埃希菌感受态XL-Blue,并诱导表达融合蛋白GST-Cpn0147.用融合蛋白免疫小鼠,制备抗体,应用IFA方法对衣原体感染细胞内Cpn0147基因表达的内源性蛋白进行定位.利用软件Expasy对重组蛋白进行生物信息学分析. 结果 克隆出肺炎衣原体基因Cpn0147,全长450 bp,编码蛋白分子质量单位为14.727 ku,表达的融合蛋白GST-Cpn0147分子质量单位约为43 ku;用制备的抗体做IFA,显示现该蛋白定位于肺炎衣原体包涵体膜上.生物信息学分析该蛋白含2个抗原决定簇,具有良好的抗原性和亲水性. 结论 肺炎衣原体Cpn0147基因编码蛋白为一包涵体膜蛋白,抗原性和亲水性较好.
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刚地弓形虫ROP18基因的克隆及生物信息学分析
目的 对刚地弓形虫RH株的棒状体蛋白18 (TgROP18)基因进行克隆,同时采用生物信息学分析TgROP18蛋白序列. 方法 提取刚地弓形虫RH株速殖子总RNA,根据TgROP18基因(GenBank登陆号为AM075204)的开放阅读框设计引物,采用逆转录PCR (RT-PCR)扩增ROP18基因,并对其产物进行测序;采用在线生物软件预测TgROP18蛋白的结构与功能. 结果 TgROP18基因RT-PCR扩增产物与预期一致,大小为1 665 bp;测序分析显示,ROP18基因序列与GenBank上已发表的序列完全一致.TgROP18蛋白含有554个氨基酸,分子式为C2753H4405N801O811S20,分子质量单位为62.34 ku,理论等电点为9.34;在TgROP18蛋白的二级结构中,α-螺旋、β-折、β-转角、无规则卷曲所占比例分别为41.52％、19.13％、7.76％和31.59％;TgROP18蛋白含有10个亲水性较高的区域(临界值为2.0),28个表面可及性较高的区域(临界值为1.9),10个保守结构区域,7个翻译后修饰位点,21个B细胞抗原表位,21个CTL抗原表位及26个Th抗原表位有. 结论 生物信息学分析表明,TgROP18蛋白具有良好的免疫原性,这将为弓形虫疫苗的研究提供基础资料.
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刚地弓形虫重要蛋白(或酶)的生物信息学研究进展
弓形虫的一些蛋白(或酶)参与弓形虫的入侵.这些蛋白(或酶)可作为疫苗制备的候选抗原.目前,生物信息学分析已广泛应用于弓形虫相关基因及其编码蛋白的预测及疫苗抗原的筛选.本文对弓形虫重要蛋白(或酶)的生物信息学分析进行了综述.
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中华按蚊CYP6P5基因的生物信息学鉴定及特征分析
目的 鉴定中华按蚊CYP6P5基因并分析其序列特征,为研究中华按蚊CYP6P5基因杀虫剂抗性机制提供理论依据.方法 以催命按蚊基因CYP6P5为询问基因,基于中华按蚊转录组测序数据,采用双向Blast方法搜寻中华按蚊CYP6P5 cDNA序列.利用生物信息学相关软件对该基因编码蛋白序列的一级结构、疏水区、跨膜区、结构域、3D结构等进行预测分析,并采用大似然法(maximum likelihood,ML)建立代表性蚊种的系统发育关系.结果 搜索获得1条中华按蚊CYP6P5全长cDNA序列.该cDNA序列具备P450超家族和CYP6家族特征性的保守序列,命名为CYP6P5(GenBank登录号:KF358704).该cDNA全长为1583 bp,开放阅读框为1527 bp,编码508个氨基酸,推测其相对分子质量为58.32×103,等电点为7.17.分析表明该基因编码的蛋白序列第5～21位氨基酸是疏水区,第5～22位氨基酸是跨膜区,第36～505位氨基酸是P450保守结构域,并具有多个酶活性位点.系统发育关系和相似性分析表明,中华按蚊CYP6P5与催命按蚊CYP6P5和冈比亚按蚊CYP6P5亲缘关系近,形成一个单系,相似率分别为89.4％和89.0％.结论 为进一步研究中华按蚊CYP6P5基因溴氰菊酯抗性的分子机制奠定了基础.
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全长家蝇抗菌肽基因diptericin的克隆及生物信息学分析
目的 克隆新的家蝇抗菌肽基因双翅肽(diptericin)的全长序列并对其进行相关生物信息学分析.方法 根据本实验室已经克隆的家蝇抗菌肽基因diptericin片段设计1对引物,运用cDNA末端快速扩增技术(GeneRacer)、T-A克隆和序列测定,将所得序列与GenBank中已知的diptericin基因进行同源性分析.结果 成功地从免疫诱导的3龄幼虫中得到一个全长433 bp的基因cDNA,该全长cDNA具有完整的编码框,编码99个氨基酸,相关生物信息学分析结果表明,其与厩蜇蝇diptericinA基因的同源性高,为77%.结论 初步推断此全长cDNA是家蝇抗菌肽的一个新基因,可能广泛存在于蝇类昆虫中,为进一步研究其生物活性奠定基础.
关键词： 家蝇抗菌肽 diptericin基因 快速扩增技术 生物信息学分析 -
药物靶向调控ID4基因表达的生物信息学预测与分析
ID4基因低表达与肿瘤发生关系密切,其高表达具有明确的抗白血病作用,但在白血病细胞无表达.本研究初步通过生物信息学方法分析ID4基因启动子的结构,预测调控ID4基因表达的顺式元件及相关药物,为筛选有靶向调控ID4基因表达的药物创造前提.以人类基因组数据库和计算机互联网为平台,钓取ID4基因5'侧翼区3 000 bp非编码DNA序列和mRNA序列中的ORF序列;利用TESS和Genomax等在线启动子分析软件在人类转录因子数据库中搜索可能存在的顺式结构;利用SAGE和GEO数据库对影响ID4基因表达的相关因素进行分析.结果表明:ID4基因具有Ⅱ型启动子,在5'-非翻译区的-45 bp处有1个典型的TATA盒.在长度为1 300 bp的ID4启动子区,存在多个顺式结构,其中包括Spl、c-Myb、abaA、C/EBPalpha、GR、ERE和Zeste可能具有正向调控作用;CCAAT-binding factor、GCE、WTl-KTS、HiNF-C和EGR2可能具有负向调控作用.结论:ID4基因的表达可能受糖皮质激素、雌激素、甲状腺素和卵泡刺激素等多种活性物质的调控.
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基于外泌蛋白质组的酿酒酵母信号肽元件的分析及鉴定
目的 分析鉴定酿酒酵母细胞内源性地促进重组蛋白外泌表达的信号肽元件,并应用于重组蛋白的高效合成.方法 利用生物信息学软件SignalP4.1、Phobius、WolfPsort0.2和ProP1.0对已报道的酿酒酵母外泌蛋白质组所对应的信号肽进行计算分析,确定目标信号肽功能元件;再构建融合表达载体,转化酵母细胞,对获得的阳性克隆在摇瓶培养条件下外泌蛋白的表达进行测定验证.结果 通过生物信息学分析,从酿酒酵母外泌蛋白质组中确定了16个含有prepro区的信号肽功能元件,以敲除外切 β-(1,3)-葡聚糖酶1(EXG1)基因的酿酒酵母W303-1b/△ES为宿主菌,采用酵母 α-交配因子的信号肽功能元件作为对照,由EXG1的信号肽功能元件引导外泌的融合蛋白活性是 α-交配因子的3倍.结论 组合外泌蛋白质组和生物信息学分析的研究策略可以快速准确地分离鉴定促进异源蛋白分泌表达的信号肽功能元件,可应用于生物活性蛋白的高效表达.
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“第一届中美肿瘤精准医学高峰论坛”在津召开
9月22–24日，由国家肿瘤临床医学研究中心（天津）、中国抗癌协会、中国医药生物技术协会、中国工程院医药卫生学部、天津医科大学肿瘤医院、美国西奈山医学院肿瘤中心、美国癌症研究基金会联合主办的“第一届中美肿瘤精准医学高峰论坛”在天津举行。包括中国抗癌协会理事长、中国工程院郝希山院士，北京医院、中国科学院曾益新院士，北京大学医学部、中国工程院詹启敏院士，美国科学院院士、哈佛大学医学院 Raju Kucherlapati 教授，美国科学院院士、Ludwig 研究所 Webster Cavanee 教授在内的5位院士及全球肿瘤学领域专家、学者，分别就肿瘤精准医疗的政策和管理、研究平台建设、肿瘤基因组学研究、生物大数据、精准免疫治疗、肿瘤精准医疗的临床应用等多个当下全球肿瘤防治前沿热点话题进行交流探讨。会议期间还举办了高通量测序和生物大数据及生物信息学分析培训班。
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催化甾体羟基化的P450氧化酶BM3的蛋白质工程的研究进展
甾体关键位点的羟基化在药用甾体的合成中发挥重要作用。为探究细胞色素 P450（CYP450）氧化酶 BM3在甾体羟基化合成中的潜在应用，基于细胞色素 P450 BM3的蛋白质工程逐渐发展起来。在取得的若干 P450 BM3突变酶的基础上，通过新一代测序技术和生物信息学分析等方法，筛选出催化甾体羟基化的相关 CYP450。根据易错 PCR等定向进化技术获得了突变位点信息，进一步采用（饱和）定点突变等进化技术对活性氨基酸位点进行分析，再经过筛选获得既高于亲本酶也高于易错 PCR技术得到的突变酶活力的新突变酶，并对突变体进行功能验证，进一步阐明甾体羟基化的可行性和重要性。此外，P450 BM3催化底物和生成产物的选择性可以通过迭代的组合活性位点突变而改变。本文旨在探究近年来科研人员在 P450氧化酶 BM3蛋白质工程催化甾体羟基化的改良领域中所做的尝试、获得的成果以及存在的问题，为 P450 BM3羟基化疏水性甾体的深入研究提供理论依据。
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科学家进一步证实SARS病毒来源于中华菊头蝠
近期中国科学院武汉病毒研究所石正丽研究员带领的国际研究团队分离到一株与 SARS（Severe acute respiratory syndrome coronavirus）病毒高度同源的 SARS 样冠状病毒（SARS-like CoV），进一步证实中华菊头蝠是 SARS 病毒的源头。
SARS 冠状病毒是造成2002-2003年 SARS 暴发的病原，造成全球8094人感染和774人死亡的重大疫情。已有的流行病学证据和生物信息学分析显示，野生动物市场上的果子狸是 SARS 冠状病毒的直接来源。虽然在世界各地包括非洲、欧洲和中国的蝙蝠体内均发现与 SARS 病毒相似的 SARS 样冠状病毒，但这些病毒均不能利用人和果子狸的 ACE2（即人SARS 病毒受体）作为受体，不是 SARS 病毒的近亲。该团队分离的 SARS 样冠状病毒可以利用人、果子狸和中华菊头蝠ACE2作为其功能受体，并且能感染人、猪、猴以及蝙蝠的多种细胞。这些实验结果为中华菊头蝠是 SARS 冠状病毒的自然宿主提供了更为直接的证据。这些新结果发表在2013年国际著名学术期刊 Nature。这也是该团队继2005年在Science 上发表“蝙蝠是 SARS 样冠状病毒自然宿主”之后在此领域的又一项重大突破。该项目得到国家973和基金委重大项目等资助。 -
HCV Core蛋白与IFN敏感性相关结构及功能的生物信息学分析
目的 生物信息学工具分析不同基因型HCV Core蛋白与IFN敏感性相关的结构功能及差异.方法 应用生物信息学工具对不同基因型HCV Core蛋白二级结构、三级结构、修饰位点及主要功能结构域预测分析.结果 HCV Core蛋白氨基酸序列、二级结构、三级结构各型间存在差异,可能存在酰胺化、cAMP依赖的激酶、PKC、TYR磷酸化等修饰位点及与两性蛋白SH3结构域、ERK、PKC相互作用的区域.结论 不同基因型HCV Core蛋白结构功能不同影响IFN治疗敏感性.
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鼠伤寒沙门菌Ssek3基因的序列特征分析与表达纯化
目的 研究鼠伤寒沙门菌Ssek3基因的序列结构特征及蛋白表达纯化.方法 从鼠伤寒沙门菌SL1344株获得Ssek3基因的序列,利用生物信息学方法进行系统性分析,并进行原核表达及纯化.结果 软件预测分析结果显示,SseK3蛋白由335个氨基酸,72个氨基酸残基组成,蛋白质理论相对分子质量(Mr)为37.89×103,分子式为C1700 H2629 N463O497S12,等电点为6.7,属于稳定存在的亲水蛋白质.该蛋白质无信号肽也无跨膜区,属于膜内蛋白,含有5个N-糖基化位点、3个O-糖基化位点、33个磷酸化位点、22个B细胞线性结合位点和11个T细胞结合位点以及21个二硫键位点.二级结构中,α-螺旋(Hh)占34.03％(114个),伸展链(Ee)占21.49％(72个),β-折叠(Tt)占8.96％(30个),无规则卷曲(Cc)占35.52％(119个).实验结果显示,Ssek3基因大小为1008 bp,SDS-PAGE分析显示,Ssek3基因在原核表达系统中以分泌蛋白形式存在,表达的融合蛋白大小(Mr)约为40×103.结论 本研究成功克隆了鼠伤寒沙门菌Ssek3基因,对其进行序列分析和原核表达,为深入探究Ssek3蛋白在鼠伤寒沙门菌感染宿主细胞中的作用提供资料.
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北京地区人Boca病毒全基因组序列及生物信息学分析
目的 了解北京地区人Boca病毒(human Bocavirus,HBoV)的基因组编码特征,并对其基因组编码的非结构蛋白NS1、核蛋白NP-1以及病毒外壳蛋白VP1及VP2的二级结构等特性进行预测分析.方法 从已证明为HBoV阳性的2份临床标本BJ3064、BJ3722中应用针对NS1、NP-1、VP1、VP2基因组3'末端的引物对经PCR扩增得到预期片段,将扩增产物直接测序后得到基因组序列;运用生物信息学的方法,对HBoV BJ3064基因组编码的各蛋白的二级结构及其他生物学特性进行了预测分析.结果 测序结果显示HBoV BJ3064及BJ3722基因组序列全长均为5299 bp,有4个主要的CDS(coding domain sequences),分别编码NS1、NP-1、VP1和VP2蛋白.序列同源性比较结果显示BJ3064与BJ3722间基因组序列的同源性达99.9%;与ST1比较,同源性为99.4%～99.5%;与ST2比较,同源性为99.8%;与BPV及MVC比较,同源性低于45%;与细小病毒B19的同源性仅为5%左右;基因组系统进化树分析显示BJ3064、BJ3722与ST2在一簇中,ST1属另一簇.NS1、NP-1、VP1及VP2蛋白二级结构中主要为无规卷曲,其他结构如α螺旋、β片层、β转角在不同蛋白中占有不同比例;各蛋白均无明显的跨膜结构域;NS1、NP-1属不稳定蛋白,VP1、VP2属稳定蛋白.结论 全基因组序列的确定进一步证明北京地区发现的BJ3064、BJ3722是典型的人Boca病毒,相对于ST1,BJ3064、BJ3722与ST2之间进化关系更密切;蛋白二级结构等生物信息学分析将有益于对此新发现病毒的进一步深入研究,如蛋白的表达、分离纯化以及蛋白检测条件的选择等.
关键词： 人Boca病毒(HBoV) 基因组序列 生物信息学分析 -
狂犬病病毒CTN-1V株糖蛋白遗传稳定性研究分析
目的 测定6代次CTN-1V株病毒糖蛋白基因组序列,并研究其致病力稳定性.方法 RT-PCR方法扩增6代次CTN-1V株病毒糖蛋白基因组序列,分别将产物克隆入pGEM-T载体中,测定并拼接序列,应用DNAStar和Mega4.0软件包中的相应软件对基因组序列进行分析,并与近期我国分离且具有地域代表性的狂犬病病毒街毒株进行基因同源性分析；测定6代次CTN-1V株病毒滴度(LD50/ml)和细胞荧光滴度(FFU/ml),采用FFU/LD50指标来对病毒的毒力进行评价.结果 6代次CTN-1V株病毒序列测定结果表明,仅第1222位的G突变为A,导致408位氨基酸由谷氨酸突变为赖氨酸,而1320位核苷酸由A突变为G,但显示为无义突变；5代次CTN-1V株病毒致病力指标均在1.00～1.07之间；糖蛋白生物信息学分析表明,CTN-1V株病毒与我国近期分离的街毒株均具有较高同源性.结论 CTN-1V株病毒糖蛋白传代稳定,且与我国近期分离的街毒株高度同源,各代次CTN-1V株病毒糖蛋白基因组序列的测定及致病力研究,为完善该毒株的质量控制提供数据支持.
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环二鸟苷酸信号系统研究进展
所有生命体都会通过信号转导感应环境改变，并反映在代谢、生理及行为适应等方面。这些调控网络非常复杂，并依赖于许多不同组分之间的相互作用来协调产生适合的生化反应，其中一个重要的成分即是第二信使分子，第二信使通过细胞表面受体感受第一信使信号并传递给细胞内大分子。在细菌中c-di-GMP是参与调控细菌主要生理功能的第二信使分子之一，是由两分子的GTP在鸟苷酸环化酶作用下形成。生物信息学分析发现编码 c-di-GMP的基因广泛分布于原核生物尤其是革兰氏染色阴性的细菌中。
