细菌萜类合成酶的生物信息学分析

【目的】目前对于萜类合成酶(Terpenoid synthase,TPS)的研究主要集中在植物和真菌中,而对细菌TPS的系统研究尚少。建立在大量已经被测序的细菌基因组基础上,利用生物信息学方法,对细菌TPS在全基因组范围内进行识别、分类和功能分析。【方法】利用TPS的隐马尔科夫模型(Pfam编号为PF03936)搜索自建的细菌蛋白质组数据库,预测出细菌TPS。对这些候选TPS的蛋白序列用MAFFT 7.130b进行多序列比对,并利用MEGA 6.0对多序列比对结果进行进化分析。利用MEME和PredictProtein分别进行细菌TPS的基序(Motifs)和点突变分析。【结果】建立在生物信息学分析的基础上,1 423条细菌TPS被识别,它们分布在8个门中,即放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)和衣原体门(Chlamydiae)。进化分析表明细菌TPS可分为4大类,Motifs分析表明除了各类之间保守的基序(Motifs)外,还有特异的Motifs,这暗示着细菌TPS在不同类别之间的功能分化。点突变分析表明,细菌TPS不同位点的氨基酸突变对TPS功能的影响不同。【结论】细菌TPS主要分布于8个门中,其中在2个门中细菌TPS尚未见报道,即厚壁菌门(Firmicutes)与酸杆菌门(Acidobacteria)。基于进化分析,可以把细菌TPS分为4类,各类之间的差异可能是由类特异的Motifs决定的,另外细菌TPS不同氨基酸位点的突变分析为今后验证TPS的功能提供了很好的理论基础。     

中粒咖啡萜类合成酶基因家族的生物信息学分析

萜类化合物具有重要的生理、生态作用和药用价值,萜类合成酶(TPS)是合成萜类化合物的关键酶。通过整合中粒咖啡(Coffee canephora)的基因组和转录组数据,利用生物信息学方法,鉴定出43个萜类合成酶全长基因,并对这些基因的分子进化、结构、复制、表达及功能分化的机理进行了探究。结果表明,中粒咖啡萜类合成酶基因可以分为5个亚家族(a、b、c、e/f、g),不同亚家族的基因结构差异很大;串联复制是基因家族扩增的主要原因;表达分析结果表明,萜类合成酶基因在不同组织中的表达差异明显;中粒咖啡萜类合成酶基因启动子区的顺式调控元件可能与基因的功能分化相关;不同亚家族之间的功能差异主要由亚家族特异的氨基酸决定。