可可毛色二孢全基因组分泌蛋白的预测及分析

【目的】可可毛色二孢（Lasiodiplodia theobromae）是一种世界性分布的重要植物病原真菌,可引起严重的葡萄溃疡病（Botryosphaeria dieback）,影响果木品质并造成巨大的经济损失。本研究预测并分析可可毛色二孢基因组范围内的分泌蛋白,并明确其基本特征,为该病菌分泌蛋白致病机理的研究打下基础。【方法】依据已公布的可可毛色二孢全基因组序列,利用信号肽预测软件SignalP v5.0、跨膜结构分析软件TMHMM v2.0、细胞器定位分析软件ProtComp v9.0、GPI锚定预测软件big-PI Fungal Predictor和亚细胞器定位分析软件TargetP v2.0生物信息学软件对该菌中的典型分泌蛋白进行筛选。对分泌蛋白N端信号肽的长度、氨基酸使用频率及其切割位点进行统计分析。依据蛋白序列的同源性,应用BLASTP程序对分泌组蛋白进行功能注释分析,预测其生物学功能。采用蔗糖酶缺陷的酵母分泌系统,对所选分泌蛋白的信号肽进行活性检测。利用qRT-PCR方法检测所选分泌蛋白基因在可可毛色二孢侵染葡萄中的表达情况。【结果】在可可毛色二孢全基因组编码蛋白中共筛选获得552个潜在的具有典型信号肽的分泌蛋白,占全基因组预测蛋白总数的4.3%,其编码蛋白长度集中于101—400 aa。信号肽统计分析表明,其信号肽长度以18—20 aa的序列最为集中,信号肽长度为20 aa的蛋白数量最多。信号肽中使用频率最高的氨基酸为丙氨酸;非极性、疏水的氨基酸使用频率最高,占氨基酸总数的60.2%。其信号肽的-3至-1位置上的氨基酸相对保守,切割位点属于A-X-A类型,可被Sp I型信号肽酶识别并切割。336个分泌蛋白具有功能注释,其功能较多集中于细胞壁降解有关的酶类以及致病相关蛋白,并且这些蛋白在分子量、等电点、脂肪族氨基酸指数等方面均存在差异。通过蔗糖酶缺陷的酵母分泌系统证实,挑选的9个分泌蛋白信号肽均具有分泌活性。qRT-PCR检测结果表明,所选分泌蛋白基因在该病菌侵染初期的表达发生变化。【结论】利用生物信息学分析技术从可可毛色二孢全基因组中共预测获得552个经典分泌蛋白。其信号肽氨基酸长度分布广泛,氨基酸组成中非极性、疏水的氨基酸使用频率最高。功能注释主要集中在细胞壁组分降解相关的酶类、致病侵染相关的坏死诱导相关蛋白以及几丁质结合蛋白等。     

全基因组预测褐环乳牛肝菌的分泌蛋白

褐环乳牛肝菌作为针叶树种上重要的外生真菌,为宿主植物提供营养元素和水分,在此过程中,对于该菌分泌蛋白发挥的作用机制尚不清楚。利用Signal P、Prot Comp等预测程序对褐环乳牛肝菌中18 303条蛋白质序列进行分泌蛋白找寻,明确其含有327个分泌蛋白,同时,对上述分泌蛋白的氨基酸大小分布、信号肽长度、信号肽切割位点等进行分析,明确该菌分泌蛋白的氨基酸长度集中于51~450 aa,信号肽长度以17~21 aa的序列最为集中,其信号肽切割位点均属于A-X-A类型。通过上述生物信息学分析方法有效地实现了褐环乳牛肝菌分泌蛋白的预测,分泌蛋白的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、禾谷炭疽菌等分泌蛋白信号肽切割位点一致。研究结果为进一步解析分泌蛋白在该菌为宿主植物提供营养过程中发挥的作用机制提供重要的理论支持。     

禾谷炭疽菌腺苷酸环化酶的生物信息学分析

为了给禾谷炭疽菌新靶标药物的研究开发提供参考,以酿酒酵母的典型腺苷酸环化酶（AC）序列为基础,利用炭疽菌属蛋白数据库在线对其进行 Blastp 比对及关键词搜索,通过 SMART 对该菌典型AC 蛋白的保守结构域、理化性质、细胞信号肽、跨膜区结构以及二级结构等生物信息学进行分析,同时比较禾谷炭疽菌中典型 AC 氨基酸序列与其他物种同源序列的遗传关系。结果表明：禾谷炭疽菌中存在一个与酿酒酵母 Srv2同源的序列,命名为 CgCap1腺苷酸环化酶蛋白,该酶蛋白包含有530个氨基酸,基因序列长1906 bp 具有保守 CARP 结构域,等电点蛋白在5～6范围,属亲水性、不稳定蛋白,不含信号肽序列,定位于质膜上,二级结构中的β折叠所占比例较低,与同属于炭疽菌属真菌胶孢炭疽菌、西瓜炭疽菌的亲缘关系较近。     

小麦条锈菌萌发夏孢子cDNA文库中编码分泌蛋白的序列预测

【目的】植物与病原菌互作过程中,涉及许多可以与植物受体蛋白相互识别、引发植物防卫反应的病原菌激发子或其他致病因子,其中多数为分泌蛋白,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。【方法】通过SignalP v3.0、TMHMM v2.0、TargetP v1.1、Protcomp v6.0 4个软件,对陕西省农业分子生物学重点实验室构建的小麦条锈菌萌发夏孢子cDNA文库中854条EST序列进行分泌蛋白预测。【结果】得到具有可溶性分泌信号肽的蛋白编码序列33条,占测定序列的3.86%,其中最小长度为196 bp,最大为1 096 bp,分泌信号肽切割位点基本位于15~42个氨基酸,平均为37个氨基酸。【结论】预测得到的分泌蛋白编码序列,可以作为小麦与条锈菌互作过程中的激发子和致病因子备选基因来进一步研究。     

核桃细菌性黑斑病菌分泌蛋白质的理化性质及特征分析

核桃细菌性黑斑病严重影响着核桃的产量和品质,是核桃生产过程中危害较为严重的病害之一。植物病原真菌、细菌以及卵菌的分泌蛋白质在其致病过程中发挥着重要的作用。本研究以核桃细菌性黑斑病菌CFBP2528、CFBP7179、CFBP8253、DW3F3、J303、NCPPB1447、Xaj417 7个菌株分泌蛋白质氨基酸序列为基础数据,利用蛋白质数据库、PHD、Protscale、TargetP 1.1 Server、SMART等网站在线预测分析其理化性质、二级结构、疏水性、转运肽及保守结构域等性质,明确核桃细菌性黑斑病菌的分泌蛋白质所具有的特征。结果表明,在所分析的7个菌株520个分泌蛋白质中,分泌蛋白质的理论等电点集中在6.01～7.00,蛋白质数量所占比例为26.92%;不稳定性系数集中在20.01～40.00,其蛋白质数量所占比例为63.65%;亲水值小于0的蛋白质数量所占比例为76.51%,亲水性最强的氨基酸残基中数量最多的是D,所占比例为13.64%,疏水性最强的氨基酸残基中数量最多的是L,所占比例为29.58%;分泌蛋白质均含有无规则卷曲、α螺旋、β折叠、TM(跨膜螺旋)二级结构,其所占比例分别为27.56%、27.17%、26.45%、1.03%;转运肽集中在分泌通路,其所占比例为95.38%;每个菌株平均有16个分泌蛋白质具有保守结构域,所占比例为21.35%。上述研究结果为深入解析核桃细菌性黑斑病菌分泌蛋白质的功能冗余性和多样性奠定了基础。     

全基因组预测枯草芽孢杆菌BEST195的分泌蛋白

枯草芽孢杆菌BEST195作为纳豆菌的一种,是纳豆生产的重要菌株之一。利用Signal P、Prot Comp、TMHMM、Phobius、Lipo P、Tat P等预测程序对该菌中4 456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、信号肽切割位点等性质进行分析。结果表明:枯草芽孢杆菌含有分泌蛋白102个,其氨基酸长度、信号肽长度与植物病原菌不同;信号肽切割位点属于A-X-A类型,与其他已经报道的植物病原真菌、细菌以及卵菌中分泌蛋白信号肽切割位点一致。通过上述生物信息学分析方法有效地实现了枯草芽孢杆菌BEST195分泌蛋白的预测,分泌蛋白的信号肽切割位点具有物种保守型特点。     

基于全基因组序列预测里氏木霉QM6a的分泌蛋白

里氏木霉(Trichoderma reesei)QM6a为重要的产纤维素酶工业生产菌株,为明确其内存在的分泌蛋白,对该菌分泌蛋白进行预测,并明确其特征。利用SignalP、ProtComp等5个软件对该菌中9 143条蛋白质序列进行分泌蛋白预测,并对上述分泌蛋白的氨基酸大小分布情况、信号肽长度及其切割位点等性质进行分析。里氏木霉中含有分泌蛋白356个,其氨基酸长度、信号肽长度与其他植物病原菌不同;信号肽切割位点属于A-X-A类型,与其他已经报道的植物病原真菌、细菌以及卵菌中分泌蛋白信号肽切割位点一致。通过上述生物信息学分析方法有效地实现了里氏木霉分泌蛋白的预测,也证明了分泌蛋白的信号肽切割位点具有物种保守性特点。     

希金斯炭疽菌中NPFxD基序蛋白找寻及其生物信息学分析

希金斯炭疽菌是一种半活体营养型植物炭疽病原真菌,能够侵染多种十字花科植物引起的炭疽病,特别是引起蔬菜炭疽病的重要病原.胞吞在真菌侵染植物过程中发挥着重要作用,该作用一般同具有NPFxD基序的蛋白受体介导有关,然而,目前有关该炭疽菌中胞吞作用相关蛋白尚未明确.基于前人已报道的构巢曲霉中NPFxD蛋白序列,通过关键词搜索以...     

人参属植物炭疽病菌致病机制研究进展

炭疽菌属（Colletotrichum）真菌被列为全球第八大植物病原真菌，在全世界范围内可引起众多单双子叶植物病害，人参属（Panax）植物被炭疽菌属真菌侵染后产量受损、品质下降，直接或间接导致严重经济损失。对人参属植物炭疽病菌的分类学进展、致病机制研究进展及存在问题进行综述，并讨论了人参属植物炭疽病菌的研究方向，以期为系统研究炭疽菌属真菌致病机制和人参属植物病害防治提供理论支持。     

酿酒酵母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对已公布的6 700个酿酒酵母（Saccaromyces cerevieiae）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。结果表明，在6 700个酿酒酵母蛋白中，163个为Sec-信号肽分泌蛋白，经Sec途径分泌。在163个分泌蛋白中，有47个的信号肽没有典型的N-区，仅有H-区和C-区，其余116个分泌蛋白的信号肽包含完整的3个区，即N-区、H-区和C-区。比较了酿酒酵母与白假丝酵母菌(Candida albicans)分泌蛋白信号肽的氨基酸组成顺序，表明酿酒酵母与白假丝酵母菌的信号肽的氨基酸组成和顺序差异很大，两者信号肽长度分布范围、氨基酸种类及其出现频率大体一致。在酿酒酵母分泌蛋白中出现了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，分别采用BLAST 2 SEQUENECES 和CLUSTAL W 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，氨基酸组成也非常保守。由此可以推断，编码这些分泌蛋白的基因属于旁系同源基因（paralogous）。酿酒酵母作为一种模式生物，以其诸多的优点，被认为是表达真核外源蛋白的首选宿主。对酿酒酵母进行基因组水平的分泌蛋白及信号肽结构的分析，可更好地利用该宿主表达分泌型的外源蛋白研究提供参考信息。     

全基因组预测枯草芽孢杆菌XF-1的分泌蛋白

枯草芽孢杆菌XF-1对诸多植物病原菌具有抑制作用,是农业生产上重要的生防菌之一。利用SignalP、ProtComp、TMHMM、Phobius、LipoP、TatP等预测程序对枯草芽孢杆菌中3 853条蛋白质序列进行分泌蛋白的预测研究,并对所获得的分泌蛋白开展氨基酸分布、信号肽长度、切割位点等性质进行分析。结果表明,该菌含有分泌蛋白为104个,其氨基酸长度、信号肽长度与植物病原菌不同;信号肽切割位点属于A-X-A类型,与其他已经报道的植物病原真菌、细菌以及卵菌中分泌蛋白信号肽切割位点一致。通过上述生物信息学分析方法有效地实现了枯草芽孢杆菌分泌蛋白的预测,分泌蛋白的信号肽切割位点具有物种保守型特点。     

马铃薯青枯菌Po82菌株质粒基因组分泌蛋白信号肽的分析

应用计算机技术和生物信息学的方法,采用Signal P4.0、Lipo P1.0、Target P1.0.1、TMHMM2.0蛋白质分析软件对植物病原细菌Ralstonia solanacearum Po82质粒基因组的1680个ORFs编码的分泌蛋白信号肽氨基酸序列进行预测分析。结果表明,质粒基因组的1680个ORFs中有102个ORFs所编码的蛋白质具有N-端信号肽序列,包括85个Ⅰ型信号肽,1个Ⅱ型信号肽,15个Prepilin-like信号肽和1个细菌素和信息素信号肽,所有的分泌蛋白中具有RR-motif信号肽结构的有14个,且均为Ⅰ型信号肽。在102个具有可切割信号肽的分泌蛋白中,有50.98%的蛋白质为胞外分泌型(S型),33.33%为线粒体分泌型(M型),6.87%为叶绿体分泌型(C型),8.82%为其他类型的分泌蛋白。信号肽切割位点的氨基酸组成中非极性氨基酸为53.27%,极性氨基酸为18.79%,带负电荷的酸性氨基酸为19.12%,带正电荷的碱性氨基酸为8.82%。比较R.solanacearum GMI1000和R.solanacearum Po82质粒基因组信号肽类型的区别,发现这2种菌在信号肽类型上存在很大差异。文章通过对R.solanacearum Po82质粒基因组信号肽分泌蛋白的研究,揭示了该病原菌与寄主互作的致病机制在长期进化中的独特地位。     

植物炭疽病病原菌分类研究进展

本文评述了植物炭疽病病原真菌分类研究的主要进展和问题,其主要内容包括:(1)植物炭疽病菌的属名;(2)炭疽菌属Colletotrichum的分类地位;(3)炭疽菌属的分类系统。     

橡胶树胶孢炭疽病菌CgBASP2基因敲除突变体构建及其致病力分析

在前期对橡胶树胶胞炭疽病菌分泌蛋白组进行预测的基础上,通过RT-PCR的方法克隆了1个候选分泌蛋白基因并命名为Cg BASP2(Biotrophy-associated Secreted Proteins 2 of Colletotrichum gloeosporioides)。该基因编码100个氨基酸,相对分子质量约为9.85×103。生物信息学分析结果表明,该蛋白含有1个18氨基酸的信号肽序列,不含任何跨膜结构域。氨基酸序列比对结果表明,Cg BASP2与草莓胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides Nara gc5)、西瓜炭疽菌(Colletotrichum orbiculare MAFF)、玉米炭疽菌(Colletotrichum graminicola)、菜豆炭疽菌(Colletotrichum higginsiaum)和稻瘟菌(Magnaporthe oryzae 70-15)的BASP2同源,同源性分别为100%,90%,87%,87%和67%。为了研究该基因的功能,本研究通过同源重组技术构建了橡胶树胶孢炭疽病菌Cg BASP2基因的敲除突变株ΔCg BASP2。进一步的分析发现,与野生型菌株相比ΔCg BASP2突变菌株不能对橡胶树叶片产生致病性,由此可见,Cg BASP2基因在胶胞炭疽病菌的致病过程中起重要作用。     

炭疽菌属真菌的基因组学研究进展

炭疽菌属(Colletotrichum)真菌是一类重要的植物病原真菌,能侵染大多数种植作物,引起炭疽叶枯病和根茎腐烂病,使作物减产甚至绝产,造成严重的经济损失。对引起植物炭疽病的各个物种及其分子机制进行详尽描述和分析研究,可为植物炭疽病的防治策略研发提供重要参考依据。本文从基因组学角度,以7种与农业生产联系紧密的炭疽菌属真菌为对象,阐述了近年来炭疽菌属基因家族的扩展;并从碳水化合物活性酶类(CAZymes)、次生代谢物质(SM)和效应蛋白等三个方面进行了总结,展望了炭疽菌属真菌基因组学信息的开发与利用前景,以期利用基因组测序技术和生物信息学分析手段对该类真菌进行更深入地研究。     

解淀粉芽孢杆菌HAB-7 对18株植物病原真菌的抑制作用

HAB-7是一株分离自豇豆根际土壤、 具有较强抑菌作用的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens).研究HAB-7对18株植物病原真菌及其发酵液粗提蛋白对植物病原的抑制作用,并测定其对番茄种子的促生作用.采用平板对峙法测定其对18株植物病原真菌的抑制活性,以橡胶树炭疽菌为指示菌,对其发酵上清液经60%、80%硫酸铵盐析获得的抗菌粗蛋白进行测试﹔ 并将HAB-7菌液稀释成6个浓度梯度,分别用来对番茄种子进行促生测试.结果显示﹕HAB-7对18株植物病原真菌的平均抑菌率为61.03%﹔ 其发酵上清液对橡胶树炭疽病菌的抑制率为56.80%,80%硫酸铵粗提蛋白对橡胶树炭疽病菌的抑制率为38.88%﹔10-4 CFU/mL的HAB-7菌液浓度促进了番茄种子胚根的伸长,长度比CK提高67.76%.HAB-7菌株对植物病原菌有较广谱的抑菌活性,其分泌的活性物质除了活性蛋白外,可能还有其他的活性物质,低浓度的HAB-7菌液能促进植物根系生长.本研究结果为后续研究其致病机理起到重要的作用.     

淀粉芽孢杆菌HAB-7对18株植物病原真菌的抑制作用

HAB-7是一株分离自豇豆根际土壤、具有较强抑菌作用的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。研究HAB-7对18株植物病原真菌及其发酵液粗提蛋白对植物病原的抑制作用,并测定其对番茄种子的促生作用。采用平板对峙法测定其对18株植物病原真菌的抑制活性,以橡胶树炭疽菌为指示菌,对其发酵上清液经60%、80%硫酸铵盐析获得的抗菌粗蛋白进行测试;并将HAB-7菌液稀释成6个浓度梯度,分别用来对番茄种子进行促生测试。结果显示:HAB-7对18株植物病原真菌的平均抑菌率为61.03%;其发酵上清液对橡胶树炭疽病菌的抑制率为56.80%,80%硫酸铵粗提蛋白对橡胶树炭疽病菌的抑制率为38.88%;10-4CFU/m L的HAB-7菌液浓度促进了番茄种子胚根的伸长,长度比CK提高67.76%。HAB-7菌株对植物病原菌有较广谱的抑菌活性,其分泌的活性物质除了活性蛋白外,可能还有其他的活性物质,低浓度的HAB-7菌液能促进植物根系生长。本研究结果为后续研究其致病机理起到重要的作用。     

甘薯等8种植物JAZ1基因的生物信息学分析

JAZ(Jasmonate ZIM-domain)蛋白是植物中茉莉酸信号调控途径中重要的负调控因子,它在调控植物发育、营养生长、衰老、抗盐、抗旱以及抗病等过程中起着至关重要的作用。为了对甘薯等JAZ1基因的生物信息学进行分析并对其功能进行预测,本研究以NCBI数据库中收集的8种植物JAZ1蛋白氨基酸序列为试验数据来源,采用系列生物信息学分析软件对甘薯等8种JAZ1蛋白的氨基酸组成及其理化性质、蛋白质亲疏水性、磷酸化位点、二级结构元件和含量、跨膜结构域、信号肽、蛋白质亚细胞定位、功能结构域进行预测和分析,并对8种植物JAZ1蛋白氨基酸序列进行多重比较和蛋白质系统进化树进行构建和分析。结果表明,8种植物JAZ1蛋白的氨基酸残基数目介于180～294;相对分子量介于19 815 670～31 550 050;理论等电点均为碱性等电点;8种植物JAZ1蛋白的主要氨基酸为丝氨酸、脯氨酸、赖氨酸和苏氨酸;稳定性预测结果表明8种植物JAZ1蛋白均为非稳定性蛋白质;磷酸化位点预测分析结果表明8种植物JAZ1蛋白磷酸化位点数量最多为丝氨酸,其次为苏氨酸;根据亲疏水性预测分析结果推测8种植物JAZ1蛋白均为亲水性蛋白质;信号肽和跨膜结构域预测结果显示这些蛋白质均为非分泌蛋白质不具有信号肽,没有明显的跨膜结构域;JAZ1蛋白二级结构元件主要为不规则卷曲,其次为α-螺旋和延伸链;亚细胞定位预测结果显示该蛋白质主要定位于细胞核;结构域预测结果表明供试8种植物JAZ1蛋白均含有JAZ蛋白家族典型的TIFY和CCT_2功能结构域;氨基酸序列多重比对和蛋白质系统进化树分析结果表明甘薯JAZ1与长春花JAZ1亲缘关系最近。本研究可为甘薯JAZ1基因功能研究和甘薯性状定向改良奠定理论基础。     

应用计算机手段分析植物病原细菌Ralstonia solanacearum的蛋白质序列*

 应用SignalP 3.0，LipoP和TargetP对植物病原细菌Ralstonia solanacearum基因组中的3440个ORFs（open reading frames）进行了信号肽分析，同时系统分析了信号肽的类型及结构。结果表明，3440个ORFs中有462个ORFs所编码蛋白质具有N-端有信号肽序列，其中348个分泌类信号肽、100个信号肽具有RR-motif信号肽，14个脂蛋白类信号肽，未发现Prepilin-like 信号肽和Bacteriocin and Pheromone信号肽。在这462个具有可切割信号肽的分泌蛋白中，有84.0%蛋白质为胞外分泌型（S型），13.2%为线粒体分泌型（M型），另外有2.8%为其它类型的分泌蛋白。通过LipoP分析该菌的全基因组预测具有4种类型蛋白质，其中其中SpI有425个，占12.3%；SpII有80个，占2.3%；CYT有2541个，占73.9%；TMH有414个，占12.0%。比较了Ralstonia solanacearum和Pseudomonas syringae pv. tomato信号肽的长度及氨基酸的组成，发现这两种菌在这些方面存在这很大程度的相似性。本研究通过对Ralstonia solanacearum进行分泌蛋白和信号肽结构的分析，为将来功能基因组和分泌型外源蛋白的利用提供理论基础。     

全基因组预测哈茨木霉T6776的分泌蛋白

为探明哈茨木霉T6776的分泌蛋白及其作用于植物病原菌的功能,在前期研究的基础上,采用SignalP、ProtComp和TMHMM等生物在线预测程序,对该菌11 498条蛋白序列进行N-端信号肽、亚细胞定位和跨膜结构等预测。结果表明:哈茨木霉T6776含分泌蛋白503个,分泌蛋白的信号肽长度、氨基酸长度均与植物病原菌不同;哈茨木霉T6776分泌蛋白信号肽切割位点属A-X-A型,为SPI型信号肽识别位点。