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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

全基因组预测里氏木霉QM6a的碳水化合物活性酶类蛋白

【目的】里氏木霉QM6a是一株产纤维素酶的重要工业菌株,明确该菌中碳水化合物活性酶类蛋白(CAZymes),为进一步开展其功能研究打下坚实的理论基础。【方法】基于前期所获得的356个分泌蛋白数据,利用CAT预测程序对其CAZymes进行分析。【结果】里氏木霉QM6a中含有201个CAZymes,可以分为主要类别、复合类别,主要类涉及93个GHs和52个CBMs以及15个AAs、14个CEs、5个PLs、4个GTs;复合类别则涉及15个GH/CBMs和1个AA/CBMs以及2个CE/CBMs。【结论】通过上述生物信息学分析方法有效地实现了里氏木霉碳水化合物活性酶蛋白的预测。     

基于全基因组预测和分析花生果腐病原菌分泌蛋白

【目的】为分析花生果腐病病原菌-新孢镰刀菌的侵染机制并筛选可用基因。【方法】以全基因组测序结果为基础,根据分泌蛋白与效应因子的特点,采用SignalP、TMHMM、WoLF PSORT及NetGPI等软件一步步筛选,对新孢镰刀菌全基因组12 756条蛋白序列进行了分泌蛋白预测和功能分析。【结果】新孢镰刀菌全基因组编码蛋白中有701条序列具有典型的分泌蛋白特征,占蛋白总数的5.49%,其长度主要分布在101～700个氨基酸范围内。信号肽的分析结果表明,信号肽-3和-1位置的氨基酸相对保守,其切割位点属于典型的A-X-A型。对分泌蛋白功能预测结果表明,656个分泌蛋白获得了功能注释,其功能主要涉及碳水化合物的运输、代谢过程,蛋白翻译后修饰和氨基酸代谢、运输过程。分泌蛋白中效应蛋白预测结果表明,新孢镰刀菌分泌蛋白中共有161个潜在的效应蛋白。【结论】对新孢镰刀菌分泌蛋白的有效预测和功能分析,为筛选新效应蛋白,明确其致病机理,筛选寄主抗性基因奠定了基础。同时为花生果腐病抗性品种选育和综合防治提供理论依据。     

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。     

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。     

香蕉枯萎病菌热带4号小种基因组规模分泌蛋白的预测与分析

为了明确香蕉枯萎病菌热带4号小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubense tropical race 4,Foc TR4)与香蕉互作的分子机理,本研究利用SignalP、WoLF PSORT、TargetP、TMHMM和big-PI Predictor等软件,对Foc TR4全基因组22 487条蛋白质氨基酸序列进行了经典分泌蛋白的预测分析。结果表明,Foc TR4全基因组编码蛋白质中有1 054个经典分泌蛋白,占编码蛋白质总数的4.7%。蛋白质特征分析结果表明,其氨基酸序列长度集中在100~500个氨基酸,信号肽长度集中在17~22个氨基酸,信号肽切割位点以SPaseⅠ型为主。功能预测分析结果表明,有463个经典分泌蛋白获得了注释,主要涉及糖代谢、水解酶活性等。碳水化合物酶类(CAZymes)的分析结果表明,有281个分泌蛋白为CAZymes,其中以GH家族最多。此外,利用Secretome P软件对Foc TR4非经典分泌蛋白进行了分析,发现有9 216个蛋白质氨基酸序列,占编码蛋白质总数的41.0%。     

多杀性巴氏杆菌基因组分泌蛋白的预测分析

分泌蛋白对于细菌自身的生命活动以及在介导病原体与宿主之间相互作用的过程中发挥着重要的作用,深入研究分泌蛋白将有助于明确细菌的生命活动及与病原微生物互作的分子机制.利用多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida)基因组学研究成果,结合信号肽分析软件SignalP v3.0、跨膜螺旋结构软件TMHMM v2.0、亚细胞器蛋白定位软件PSORTb和GPI-锚定位点软件GPI-SOM这4个软件,对多杀性巴氏杆菌2105个编码蛋白的ORF进行预测分析,最终获得了136个分泌蛋白.对其信号肽长度、氨基酸组成、相应ORF长度进行了统计.运用Blast P对其功能进行同源性分析,发现11个蛋白为多杀性巴氏杆菌所特有,这对多杀性巴氏杆菌的临床诊断具有一定的潜在应用价值.     

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。     

Computational Analysis of Signal Peptide-Dependent Secreted Proteins in Saccharomyces cerevisiae

Computer based software such as the SignalP v3.0, TargetP v1.01, big-PI predictor and TMHMM v2.0 were combined to predict the signal peptides, and the signal peptide-dependent secreted proteins among the 6 700 ORFs in genome of Saccharomyces cerevisiae. The results showed that 163 proteins were the secreted ones containing signal peptides, and they were secreted via Sec pathway. Among the 163 predicted secreted proteins, the signal peptides of 47 secreted proteins included only the H-domain and C-domain, without N-domain, but the signal peptides of other 116 secreted proteins included all the three domains. There were differences in the constitution of signal peptides between the secreted proteins of S. cerevisiae and of Candida albicans, but the length and amino acids types of their signal peptides were similar in general. Few of the same signal peptides occurred in the secreted proteins of S. cerevisiae genome, and the homology could be compared among the secreted proteins with the same signal peptides. The BLAST 2 SEQUENECES and CLUSTAL W were used to align the two protein sequences and multi-protein sequences, respectively. The alignment result indicated that homology of these sequences with the same signal peptide was very highly conservative in amino acid of complete gene. The effect of the signal peptides in S. cerevisia on expression of foreign eukaryotic secreted proteins is discussed in this paper.     

长双歧杆菌NCC2705分泌蛋白的全基因组预测和功能分析

以长双歧杆菌NCC2705基因组序列为研究对象,使用Signal P 4.0、Lipo P、TMHMM 2.0软件分析该基因组中的分泌蛋白及其信号肽的类型,同时采用COG(Cluster of Orthologous Groups of proteins)功能数据库对预测的分泌蛋白进行功能注释和聚类分析。结果表明,长双岐杆菌NCC2705中共有37个Sec途径分泌蛋白,其中Sec途径分泌蛋白包括27个被I型(SPaseⅠ)信号肽酶和10个Ⅱ型信号肽酶(Spase II)识别的蛋白,Sec途径分泌蛋白信号肽长度最多的有52个氨基酸,最少的有10个氨基酸。分泌蛋白的功能分析表明,该菌株分泌蛋白中含有大部分的假定蛋白,主要参与氨基酸代谢与转运、碳水化合物代谢转运,无机盐离子代谢转运,细胞壁和细胞膜生物合成的功能有关。     

不同植物查尔酮合成酶CHS基因的生物信息学分析

采用生物信息学方法对GenBank中已登录的10种不同植物中的查尔酮合成酶基因的核苷酸序列及所推测的氨基酸序列的理化性质、信号肽、跨膜结构、亲/疏水性、功能结构域以及其二级结构进行了详细的分析,构建了不同植物CHS的系统进化树。结果表明,10种植物中CHS基因的开放阅读框的全长在1.2 kb左右,大约编码399个氨基酸;不同植物中的CHS的氨基酸序列均包括1个N-糖基化位点(32NMSS),4个蛋白激酶c磷酸化位点(69TIR、158SVK、202TFR、359SAK)和1个查尔酮合成酶活性位点(161RLMMYQQGCFAGGTVLR),均不存在信号肽、无跨膜结构域,是一个疏水性蛋白。     

枯草芽孢杆菌subtilis str.168双精氨酸途径分泌蛋白预测及功能分析

[目的]对枯草芽孢杆菌subtilis str.168双精氨酸转运途径(Tat)分泌蛋白进行预测和功能分析。[方法]从NCBI中选取枯草芽孢杆菌subtilis str.168基因组注释的蛋白质氨基酸序列,然后用Signal P 4.0、Lipo P、Tat P、TMHMM 2.0软件分析该基因组中双精氨酸途径的分泌蛋白,同时采用COG功能数据库对预测的分泌蛋白进行功能注释和聚类分析。[结果]通过分析发现108个有motif没有酶切位点的Tat信号肽蛋白、25个有酶切位点没有motif的Tat信号肽蛋白、124个既有酶切位点也有motif的Tat信号肽蛋白,其中105个蛋白归为Tat途径的分泌蛋白。[结论]对枯草芽孢杆菌Tat途径分泌蛋白的基因组预测和功能分析,将为分析该菌胞外蛋白的分泌机制打下基础。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的生物信息学分析

[目的]为改造磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因、提高PEPC活性寻找线索。[方法]对GenBank上登录的PEPC的cDNA序列、氨基酸序列进行BLAST搜索,运用生物信息学方法进行信号肽分析、亚细胞定位、结构域分析以及PEPC蛋白质氨基酸序列的同源性分析和系统进化树分析。[结果]共搜寻到62个PEPC蛋白质序列,绝大多数属于C3植物,9个属于C4植物。绝大多数PEPC没有存在信号肽的可能性。62个PEPC蛋白的亚细胞定位基本一致,均具有Phosphoenolpyruvate carboxylase结构域,未发现其他结构域。通过进化树分析可分别将C3植物和C4植物的PEPC酶分成4组和3组。62个PEPC蛋白质氨基酸序列的同源性为86.70%,而其在19个C3植物和9个C4植物中则分别为89.63%和89.61%。[结论]C4植物PEPC的423位上的丙氨酸和862位上的酪氨酸高度保守,而C3植物的428位和871位的氨基酸则缺少同源性,可能与C3和C4植物PEPC的活性差异有关。     

青春双歧杆菌ATCC15703I型Sec途径分泌蛋白的预测和功能分析

[目的]对青春双歧杆菌分泌蛋白进行预测和功能分析,为分析该菌胞外蛋白的分泌机制和功能打下基础.[方法]以青春双歧杆菌代表菌株ATCC15703基因组编码蛋白序列为研究对象,采用 SignalP 4.0和TMHMM 2.0 软件分析该菌株的I型Sec途径分泌蛋白,同时采用COG功能数据库(Cluster of Orthologous Groups of proteins)对预测的这类分泌蛋白进行功能分析.[结果]青春双歧杆菌ATCC15703的1 648个蛋白中有91个被I 型(Spase I)信号肽酶识别的I型Sec途径分泌蛋白,分泌蛋白的信号肽长度最大的有54个氨基酸,最小的有11个氨基酸.I 型Sec途径分泌蛋白的功能分析结果显示,分泌蛋白主要参与碳水化合物代谢与转运,氨基酸代谢与转运,复制、重组和修复,以及无机离子代谢和转运.[结论]青春双歧杆菌I型Sec途径分泌蛋白的预测和功能分析为了解该菌胞外蛋白的分泌机制提供了数据基础.