嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因组分泌蛋白的初步分析

利用信号肽预测软件SignalP v3.0、跨膜螺旋结构预测软件TMHMM v2.0和非经典分泌蛋白预测软件SecretomeP对嗜酸氧化亚铁硫杆菌全基因组的3 218个氨基酸序列进行预测分析.结果表明在嗜酸氧化亚铁硫杆菌中有507个蛋白为分泌蛋白,其中分泌型信号肽120个(其中有9个为RR-motif亚组型信号肽),脂蛋白信号肽3个,Prepilin-like信号肽4个,非经典分泌蛋白380个.并对分泌型信号肽的长度分布、氨基酸使用频率和酶切位点的氨基酸使用频率作了统计.得分最高的100个非经典分泌蛋白中,有36个具有功能分类,主要是参与细胞壁、能量代谢及转运和结合的蛋白质.嗜酸氧化亚铁硫杆菌的这507个分泌蛋白所参与的生化过程可能发生在膜外的周质空间或是菌体外的场所,为该物种与矿物相互作用,以及对环境做出响应服务.     

内生菌KM-1-2全基因组ORFs信号肽和分泌蛋白预测及功能分析

【目的】内生菌普遍存在于植物中,与宿主在长期的进化中形成了互利共生的关系。目前对内生菌和植物之间的互作机制研究较少,为深入了解银杏叶内生菌KM-1-2与寄主植物作用机制,本研究对其分泌蛋白进行预测,并明确其特征。【方法】组合使用信号肽分析软件Signal P,跨膜螺旋结构分析软件TMHMM 2.0和Phobius,蛋白质细胞定位软件PSORT,亚细胞定位软件Target P和GPI锚定位点分析软件big-PI Predictor,预测KM-1-2基因组范围内所有分泌蛋白,定义为分泌组。【结果】KM-1-2全基因组5299条蛋白序列中发现271个具有典型信号肽的分泌蛋白,占全基因组的2.4%;编码这些蛋白的ORF最短为61 bp,最大为2105 bp,平均为373 bp;引导它们的信号肽长度分布在15–37 aa之间,平均为24 aa。信号肽中出现频率最高的氨基酸依次为丙氨酸、亮氨酸和缬氨酸,信号肽切割类型多属于A-X-A型,即SPI切割类型。共66个蛋白质有功能描述,其中包括26个酶类。这些酶主要包括各种糖苷水解酶、酯酶、蛋白酶、碳氧裂解酶等。【结论】通过上述生物信息学分析方法有效实现了银杏叶内生菌KM-1-2分泌蛋白的预测,这些分泌蛋白功能涉及较多的酶类以及其他未知功能,为进一步研究内生菌和植物的互作提供了基础。     

马铃薯晚疫病菌全基因组分泌蛋白的初步分析

利用马铃薯晚疫病菌全基因组测序结果,结合计算机技术和生物信息学的方法,对马铃薯晚疫病菌的蛋白进行分析,为明确该病原菌与寄主互作的分子机制奠定基础。文章应用信号肽预测软件SignalP v3.0和PSORT,跨膜螺旋结构预测软件TMHMM-2.0和THUMBUP,GPI锚定位点预测软件big-PI Predictor,亚细胞器中蛋白定位分布预测软件TargetP v1.01,对已经公布的马铃薯晚疫病菌全基因组22 658个蛋白质氨基酸序列进行分析。结果发现,晚疫病菌全基因组编码蛋白中有671个为潜在的分泌型蛋白,占编码蛋白总数的3.0%。其中有45个分泌蛋白有功能方面的描述,其功能涉及细胞代谢、信号转导等方面;此外,还有一些与激发子类似的分泌蛋白,它们可能与晚疫病菌的毒性有关。     

全基因组预测希金斯炭疽菌的候选效应分子

[目的]希金斯炭疽菌可以侵染十字花科诸多植物引起炭疽病,给各国农业生产造成了巨大经济损失。对该菌候选效应分子进行预测,并对其特征进行明确。[方法]利用Signal P、Prot Comp等程序对该菌中分泌蛋白进行找寻,并对分泌蛋白所具有的氨基酸大小、信号肽长度以及理化性质等进行分析。结合已经报道的真菌效应分子具有的典型特征,明确该菌存在的候选效应分子数量及特征。[结果]希金斯炭疽菌含有658个分泌蛋白,氨基酸长度集中于50~300 aa之间;信号肽长度以17~21个aa的序列最为集中;信号肽切割位点属于A-X-A类型;分泌蛋白在分子量、等电点、不稳定系数等方面均存在差异,但大多数分泌蛋白属于亲水性蛋白。其中,预测功能的蛋白为290个,其功能较多的集中于酶类,包括脂肪酶、α-L-鼠李糖苷酶、果胶酯酶等。依据候选效应分子典型特征,明确该菌中含有388个候选效应分子。[结论]通过上述生物信息学分析方法,结合真菌效应分子典型特征,有效地实现了希金斯炭疽菌候选效应分子的预测,其信号肽切割位点类型与其他已经报道的致病疫霉、粗糙脉孢霉等分泌蛋白信号肽切割位点一致,分泌蛋白功能涉及较多的酶类,也与其他已经报道的病菌分泌蛋白功能相类似。     

全基因组预测禾谷炭疽菌的分泌蛋白

目的:禾谷炭疽菌侵染玉米、小麦等农作物引起的炭疽病,给农业生产造成了巨大经济损失。分泌蛋白在植物病原菌对植物侵染、定殖、扩展等致病过程中,发挥着重要作用。对禾谷炭疽菌分泌蛋白进行预测,并对其特征进行明确。方法:利用SignalP、ProtComp、TMHMM、big-PI Fungal Predictor和TargetP预测程序对禾谷炭疽菌中120 006条蛋白质序列进行分泌蛋白找寻,同时,对上述分泌蛋白的氨基酸分布、信号肽长度大小、信号肽切割位点以及理化性质等进行分析。结果:禾谷炭疽菌含有分泌蛋白为630个,其氨基酸长度多集中于100~600 aa之间;信号肽长度以17~20个aa的序列最为集中;信号肽切割位点属于A-X-A类型;分泌蛋白在分子量、等电点、稳定系数方面均存在差异,但大多数分泌蛋白属于亲水性蛋白。此外,上述分泌蛋白中,具有预测功能的蛋白为330个,其功能较多的集中于酶类,包括α-半乳糖苷酶、β-木聚糖酶、β-木糖苷酶等。结论:通过上述生物信息学分析方法有效地实现了禾谷炭疽菌分泌蛋白的预测,分泌蛋白的信号肽切割位点类型与已经报道的致病疫霉、粗糙脉孢霉等分泌蛋白信号肽切割位点一致,分泌蛋白功能涉及较多的酶类,也与其他已经报道的病菌分泌蛋白功能相类似。     

秀丽小杆线虫分泌蛋白组的计算机分析

结合计算机技术和生物信息学的方法,采用组合的信号肽分析软件SignalP v3.0、TargetP v1.01、Big-PI Predictor和TMHMM v2.0,预测了秀丽小杆线虫（Caenorthaditis elegans ws123）的全基因组19855个ORF编码蛋白的信号肽,同时系统分析了信号肽的特征。结果表明,在19855个秀丽小杆线虫的蛋白中,有1990条为带有信号肽的分泌型蛋白,其中,1936条为典型的分泌型信号肽（即信号肽酶Ⅰ型信号肽）,53条为信号肽酶Ⅱ型信号肽,1条为信号肽酶Ⅳ型信号肽;在Ⅰ型信号肽中,有41条为RR-motif亚组型信号肽。在1990条信号肽中,有742条没有典型的N-区,其余1248条包含典型的3个区。比较了秀丽小杆线虫与原核生物分泌蛋白信号肽中20种氨基酸残基在信号肽酶切位点的使用情况,表明：在Ⅰ型信号肽酶切位点,其信号肽中使用的氨基酸总体趋势与原核生物基本相似,但秀丽小杆线虫选用的氨基酸种类更多,变化更大;在Ⅱ型信号肽酶切位点,秀丽小杆线虫脂蛋白信号肽中使用的氨基酸的种类与原核生物有很大的不同。通过与真核单细胞生物比较,作为真核多细胞生物的秀丽小杆线虫,其分泌蛋白信号肽所占比例更高、种类更多,可知线虫信号肽的组成具有很高的多态性,表明该物种的分泌蛋白具有多种功能。此外,分析结果显示,脂蛋白信号肽在结构上比分泌型信号肽更为保守。在秀丽小杆线虫分泌蛋白中出现了少数氨基酸组成完全一致的信号肽,采用BLAST 2 SEQUENECES对具有相同信号肽的分泌蛋白进行了序列比对,结果表明具有相同信号肽的分泌蛋白同源性非常高,它们的存在是生物进化过程中基因倍加（duplication）及环境选择的结果,信号肽特征的详细描述必将对这些蛋白功能的研究提供重要的帮助。      

稻瘟病菌含信号肽小蛋白的计算机分析

结合计算机技术和生物信息学的方法,采用组合的信号肽分析软件SignalPv3.0、TargetPv1.1、Big-PIpredictor、TMHMMv2.0和SecretomeP对已公布的1486个稻瘟菌(magnaporthegrisea)小蛋白基因的N-端氨基酸序列进行信号肽分析,同时系统分析了信号肽的类型及结构。分析结果表明,在1486个稻瘟病菌小蛋白中,119个具有N-端信号肽的典型分泌蛋白。其中116个具有分泌型信号肽,1个具RR-motif型信号肽,2个具信号肽酶II型信号肽。在稻瘟病菌基因组中,分泌型小蛋白的序列是高度趋异的,仅出现少数氨基酸组成完全一致的信号肽,为进一步确认具有相同信号肽的分泌蛋白是否具有同源性,分别用BLAST2SEQUENCES对具有相同信号肽的分泌蛋白进行了序列对比。结果表明,具有相同信号肽的分泌蛋白同源性非常高。同时还采用Sublocv1.0对1486个小蛋白的亚细胞位置进行了预测,结果显示小蛋白的可能功能场所包括细胞质、细胞外、线立体和细胞核,功能场所位于细胞核的小蛋白是最多的。     

基因组水平预测稻瘟菌分泌蛋白组及富集分析

稻瘟菌分泌蛋白在稻瘟菌入侵植物过程中发挥着重要的作用。这些分泌蛋白中有很多是效应蛋白,这些效应蛋白可以干扰寄主的抗性、抑制寄主免疫反应。因此,对稻瘟菌分泌蛋白组的预测及功能分析就显得十分必要,也是目前植物和微生物分子互作研究领域的热点。使用SignalP、TMHMM及SecretomeP等软件,完成稻瘟菌分泌蛋白组的预测。同时,对含信号肽的经典分泌蛋白进行了GO功能富集、KEGG通路分析、结构域统计以及可降解植物成分的经典分泌蛋白预测等分析。结果显示,稻瘟菌含有约789个分泌蛋白,其长度多集中在100-500 aa;GO功能分析发现,这些分泌蛋白多富集在分泌途径及宿主互作中;KEGG分析显示,分泌蛋白在糖代谢途径中发挥着重要作用;大规模筛选预测到156个分泌蛋白具有降解植物细胞壁等成分的功能;同时还发现稻瘟菌中有可能存在大量不含信号肽的非经典分泌蛋白。通过设计的生物信息学流程,实现了稻瘟菌分泌蛋白组的预测;预测出经典分泌蛋白具有可降解植物细胞壁等成分以及参与糖代谢途径的功能;稻瘟菌中存在大量的无信号肽的非经典分泌蛋白。     

粟酒裂殖酵母全基因组中含信号肽蛋白质的研究

对粟酒裂殖酵母全基因组3条染色体上的4,997个蛋白序列进行了全局性的分析,利用signalP3.0软件分析这些蛋白的N-末端信号肽序列, 预测有N-末端分泌信号肽序列的蛋白196个;利用TMpred 软件分析跨膜结构, 预测跨膜蛋白117个; 使用PrositeScan程序分析膜脂蛋白的脂结合位点, 预测有膜脂结合蛋白13个, 进而预测分泌性蛋白序列66个。使用Target P分析66个分泌蛋白的蛋白序列, 研究这些蛋白在细胞中的定位。这些分泌蛋白的功能涉及粟酒裂殖酵母的营养、生殖、细胞间以及细胞与环境间的交流等许多方面, 对细胞的生存和繁殖有重要意义, 在系统生物学的研究中有重要参考价值。粟酒裂殖酵母分泌组的研究也将为粟酒裂殖酵母作为药物筛选模型以及开发为外源蛋白表达的宿主提供基础。     

禾谷镰刀菌基因组中含寄主靶向模体分泌蛋白功能的初步分析

基于生物信息学的方法,以SignalP v3.0、TargetP v1.01、Big-PI Predictor和TMHMM v2.0四个分析软件对禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum Schw.)全基因组的11 640个蛋白编码基因的N-端氨基酸序列进行信号肽分析,预测出606个潜在的分泌蛋白编码基因.通过对这些潜在的分泌蛋白进行MEME软件分析,发现其中有157个分泌蛋白的剪切点下游120氨基酸残基范围内具有一个保守的RXLX模体,其中有79个分泌蛋白具有可预测的功能性描述,包括FG00023.1具有与草酸盐氧化酶1有关的功能,FG01588.1具有与1,4-α-葡糖苷酶葡聚糖有关的功能,这些基因可作为禾谷镰刀菌致病相关的候选基因.其中FG04097.1编码的具有与丝氨酸型蛋白酶有关的功能在致病疫霉和疟原虫真核寄生物中具有相似保守的寄主靶标模体的效应蛋白中也观察到,但FG09127.1,FG05287.1编码的蛋白尚未被证明参与致病过程的研究报道.深入研究分泌蛋白将有助于明确植物与病原微生物互作的分子机制.利用禾谷镰刀菌基因组学研究成果,结合计算机技术和生物信息学的方法,分析其分泌蛋白组学,将有助于全面掌握其致病因子的结构与功能.对于这些蛋白功能的比较研究,将有利于对禾谷镰刀菌致病性的分子机制的探索,并为设计新的防治措施提供理论依据.     

The marker SCK13<Subscript>603</Subscript> associated with resistance to ascochyta blight in chickpea is located in a region of a putative retrotransposon

The sequence characterized amplified region (SCAR) marker SCK13(603), associated with ascochyta blight resistance in a chickpea recombinant inbred line (RIL) population, was used as anchored sequence for genome walking. The PCRs performed in the walking steps to walk in the same direction produced eight bands in 5' direction and five bands in 3' direction with a length ranking from 530 to 2,871 bp. The assembly of the bands sequences along with the sequence of SCK13(603) resulted in 7,815 bp contig. Blastn analyses showed stretches of DNA sequence mainly distributed from the nucleotides 1,500 to 4,500 significantly similar to Medicago truncatula genomic DNA. Three open reading frames (ORFs) were identified and blastp analysis of predicted amino acids sequences revealed that ORF1, ORF2 and ORF3 had significant similarity to a CCHC zinc finger protein, to an integrase, and to a precursor of the glucoamylase s1/s2, respectively, from M. truncatula. The high homology of the putative proteins derived from ORF1 and ORF2 with retrotransposon proteins and the prediction of the existence of conserved domains usually present in retrotransposon proteins indicate that the marker SCK13(603) is located in a region of a putative retrotransposon. The information generated in this study has contributed to increase the knowledge of this important region for blight resistance in chickpea.     

Bioinformatic analysis of the Acinetobacter baumannii phage AB1 genome

As one of the pathogens of hospital-acquired infections, Acinetobacter baumannii poses great challenges to the public health. A. baumannii phage could be an effective way to fight multi-resistant A. baumannii. Here, we completed the whole genome sequencing of the complete genome of A. baumannii phage AB1, which consists of 45,159bp and is a double-stranded DNA molecule with an average GC content of 37.7%. The genome encodes one tRNA gene and 85 open reading frames (ORFs) and the average size of the ORF is 531bp in length. Among 85 ORFs, only 14 have been identified to share significant sequence similarities to the genes with known functions, while 28 are similar in sequence to the genes with function-unknown genes in the database and 43 ORFs are uniquely present in the phage AB1 genome. Fourteen function-assigned genes with putative functions include five phage structure proteins, an RNA polymerase, a big sub-unit and a small sub-unit of a terminase, a methylase and a recombinase and the proteins involved in DNA replication and so on. Multiple sequence alignment was conducted among those homologous proteins and the phylogenetic trees were reconstructed to analyze the evolutionary courses of these essential genes. From comparative genomics analysis, it turned out clearly that the frame of the phage genome mainly consisted of genes from Xanthomonas phages, Burkholderia ambifaria phages and Enterobacteria phages and while it comprises genes of its host A. baumannii only sporadically. The mosaic feature of the phage genome suggested that the horizontal gene transfer occurred among the phage genomes and between the phages and the host bacterium genomes. Analyzing the genome sequences of the phages should lay sound foundation to investigate how phages adapt to the environment and infect their hosts, and even help to facilitate the development of biological agents to deal with pathogenic bacteria.     

L1-ORF2不同片段对报告基因表达产生不同影响

长散布重复序列-1(Line-1, L1)是重要的人类基因组成分, 完整的L1有6 kb, 在基因组中存在的L1多数是不完整序列, 有必要研究L1片段对基因表达的调控作用。PCR扩增L1第二读码框(L1-ORF2)不同位置的 280 bp片段, 共7段, 同向8串联按正、反方向分别插入pEGFP质粒GFP基因下游, 观察插入序列对GFP报告基因表达的影响。构建的质粒瞬时转染HeLa细胞, 经荧光显微镜和Northern检测, 不同片段对转录量和终止影响不同。7个片段正序对GFP报告基因的抑制均高于其反序, 在正序串联表达载体p280-1*8和p280-9*8的GFP基因转录量超过其他280正序插入片段, 在反序串联表达载体p280-1*8as和p280-9*8as的GFP基因转录量超过其他280反序片段。280-1*8、280-9*8、280-1*8as和280-9*8as属于转录终止性序列。Alu在基因组的多数区段与L1分布呈反比, Alu正、反序均对GFP表达有抑制作用, 但反序抑制作用高于正序, Alu正序属于转录延伸性序列。280 bp片段反序插入的所有质粒荧光阳性细胞均高于正序插入质粒。经碱基分析, L1-ORF2各段均存在A碱基含量多, T碱基含量少的现象, 这可能是其正、反序对基因表达影响不同的原因。     

大肠埃希氏杆菌UTI89分泌蛋白组的预测分析

目的：从大肠埃希氏杆菌UTI89基因组中筛选出全部潜在的分泌蛋白并进行初步研究。方法：使用SignalP3.0、TatP1.0、 SecretomeP2.0等蛋白分析软件对5211个ORF进行预测;对筛选出的信号肽及分泌蛋白的基本特征进行统计学分析;使用Blast 2 Sequences进行同源性分析。结果：共筛选出432个sec途径分泌蛋白,19个Tat途径分泌蛋白,386个非经典分泌蛋白;信号肽、分泌蛋白平均长度分别为25.5aa、282.8aa;信号肽中出现频率最高的3种氨基酸依次为L、A、S;仅有两个信号肽的氨基酸序列完全相同,相应的分泌蛋白高度同源。结论：大肠埃希氏杆菌UTI89基因组中有837个ORF可能编码分泌蛋白;分泌蛋白集中在500aa以下;组成信号肽的氨基酸相对保守,多数为疏水氨基酸;信号肽变异性较大,含相同信号肽的蛋白可能由同源基因编码。     

不同营养方式真菌中分泌蛋白数量及其功能对比研究

[目的] 分泌蛋白在植物病原真菌致病过程中发挥着重要的作用,前人多以单种菌株分泌蛋白预测分析,尚未见多种类型真菌中分泌蛋白的预测及对比研究报道。[方法] 本研究基于多种不同营养方式真菌的全基因组序列,根据分泌蛋白所具有的基本特征,采用在线分析程序（主要包括SignalP v5.0、ProtComp v9.0等）对模式生物、死体营养型真菌、半活体营养型真菌及活体营养型真菌共19种菌株的分泌蛋白开展预测及功能分析。[结果] 在上述真菌约13万条蛋白序列中,分泌蛋白所占比例为0.74%-4.83%,其中,活体营养型真菌所具有的分泌蛋白数量占比最高,平均为3.51%,而死体营养型真菌和模式生物平均比例最低,平均为1.36%。同时,活体营养型真菌具有的功能种类最多,为433种,其次为半活体营养型真菌,为266种,而模式生物具有的功能种类最少,为100种,其中,功能为假设蛋白和非特征蛋白的蛋白数量最多。[结论] 该研究为深入解析分泌蛋白在实现不同营养方式真菌的致病机制方面提供理论依据。