核桃细菌性黑斑病菌中脂蛋白预测及其特性研究

[目的]脂蛋白几乎存在于所有细菌中,其通过N端脂质结构锚定在膜中,并参与细胞膜结构构建、维护细胞膜的稳定性、信号转导和转运等过程,同时在维持其生理功能、致病性和耐药性等方面发挥着重要作用.核桃细菌性黑斑病严重危害着我国核桃产业的健康发展,然而,尚未见其脂蛋白信号肽相关研究报道.[方法]本研究基于11个核桃细菌性黑斑病菌的全基因组序列,通过LipoP v1.0在线分析程序预测,从而实现对上述细菌中脂蛋白的预测.[结果]上述细菌中总共有1718个脂蛋白,所含脂蛋白范围为148～164个,所占比例为3.62％～4.02％,脂蛋白长度集中在150～450 aa,其中长度在100～200 aa的脂蛋白数量最多,氨基酸组成以丙氨酸所占比例最高,平均为14.4％～14.8％,而天冬氨酸、组氨酸、甲硫氨酸、色氨酸的含量最低.上述菌株所含脂蛋白氨基酸长度较小,推测与脂蛋白较为灵活地实现其行使功能有关;同时,对上述蛋白特性进一步开展了研究,明确脂蛋白具有1次以上跨膜结构域不多,多数脂蛋白定位在线粒体核胞外,并且在理论等电点、不稳定系数以及总平均亲水性等方面存在着一定的差异,但是总体而言上述菌株中的脂蛋白在理化性质方面具有趋同的特性,此外,少数蛋白不具有信号肽序列,不属于典型分泌蛋白,具有转运肽的脂蛋白数量较少,且预测可靠性不高.进一步对信号肽切割位点特征进行分析,发现在上述1718个脂蛋白中,A(丙氨酸)所占比例最高,在信号肽切割位点-3、-2、-1、1、2处,A(丙氨酸)、A(丙氨酸)、C(天冬氨酸)、A(丙氨酸)、P(脯氨酸)的含量最高,且氨基酸的组成在-3和-1割位点上相对比较保守,属于A-X-C类型,即丙氨酸-任意氨基酸-天冬氨酸.最后,通过遗传关系分析发现细菌性黑斑病菌中脂蛋白序列之间在具有较高同源性以及较近亲缘关系.[结论]核桃细菌性黑斑病菌中脂蛋白在理化性质、亚细胞定位以及转运肽等方面具有趋同性特征,为进一步深入开展核桃细菌性黑斑病菌中脂蛋白的研究提供了重要的理论指导,此外,通过遗传关系分析进一步明确了与细菌性黑斑病菌中脂蛋白之间的关系,为深入探索脂蛋白在细菌性黑斑病菌中的作用奠定了坚实的理论基础.同时,核桃细菌性黑斑病菌分泌系统中SPaseI和SPaseII等不同信号肽类型的外泌蛋白在同源关系上、功能类别上是否保守,是否都具有上述研究结果的(种内、种间的)独特生物学功能还有待进一步深入研究.     

核桃细菌性黑斑病菌中脂蛋白预测及其特性研究

[目的]脂蛋白几乎存在于所有细菌中,其通过N端脂质结构锚定在膜中,并参与细胞膜结构构建、维护细胞膜的稳定性、信号转导和转运等过程,同时在维持其生理功能、致病性和耐药性等方面发挥着重要作用.核桃细菌性黑斑病严重危害着我国核桃产业的健康发展,然而,尚未见其脂蛋白信号肽相关研究报道.[方法]本研究基于11个核桃细菌性黑斑病菌的全基因组序列,通过LipoP v1.0在线分析程序预测,从而实现对上述细菌中脂蛋白的预测.[结果]上述细菌中总共有1718个脂蛋白,所含脂蛋白范围为148～164个,所占比例为3.62％～4.02％,脂蛋白长度集中在150～450 aa,其中长度在100～200 aa的脂蛋白数量最多,氨基酸组成以丙氨酸所占比例最高,平均为14.4％～14.8％,而天冬氨酸、组氨酸、甲硫氨酸、色氨酸的含量最低.上述菌株所含脂蛋白氨基酸长度较小,推测与脂蛋白较为灵活地实现其行使功能有关;同时,对上述蛋白特性进一步开展了研究,明确脂蛋白具有1次以上跨膜结构域不多,多数脂蛋白定位在线粒体核胞外,并且在理论等电点、不稳定系数以及总平均亲水性等方面存在着一定的差异,但是总体而言上述菌株中的脂蛋白在理化性质方面具有趋同的特性,此外,少数蛋白不具有信号肽序列,不属于典型分泌蛋白,具有转运肽的脂蛋白数量较少,且预测可靠性不高.进一步对信号肽切割位点特征进行分析,发现在上述1718个脂蛋白中,A(丙氨酸)所占比例最高,在信号肽切割位点-3、-2、-1、1、2处,A(丙氨酸)、A(丙氨酸)、C(天冬氨酸)、A(丙氨酸)、P(脯氨酸)的含量最高,且氨基酸的组成在-3和-1割位点上相对比较保守,属于A-X-C类型,即丙氨酸-任意氨基酸-天冬氨酸.最后,通过遗传关系分析发现细菌性黑斑病菌中脂蛋白序列之间在具有较高同源性以及较近亲缘关系.[结论]核桃细菌性黑斑病菌中脂蛋白在理化性质、亚细胞定位以及转运肽等方面具有趋同性特征,为进一步深入开展核桃细菌性黑斑病菌中脂蛋白的研究提供了重要的理论指导,此外,通过遗传关系分析进一步明确了与细菌性黑斑病菌中脂蛋白之间的关系,为深入探索脂蛋白在细菌性黑斑病菌中的作用奠定了坚实的理论基础.同时,核桃细菌性黑斑病菌分泌系统中SPaseI和SPaseII等不同信号肽类型的外泌蛋白在同源关系上、功能类别上是否保守,是否都具有上述研究结果的(种内、种间的)独特生物学功能还有待进一步深入研究.     

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。     

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。     

甘蓝脂质转运蛋白基因BoLTP的克隆与表达分析

[目的]克隆甘蓝脂质转运蛋白基因(BoLTP)的cDNA及DNA片段,为进一步研究其生物学功能奠定基础.[方法]根据NCBI数据库中脂质转运蛋白基因的信息,克隆甘蓝不同组织BoL TP基因,对其核酸序列及预测蛋白进行生物信息学分析;检测甘蓝多种组织中BoLTP的表达情况.[结果]克隆获得甘蓝BoL TP的cDNA序列为720 bp,无内含子,编码102个氨基酸.生物信息学分析发现,甘蓝BoLTP具有脂质转运蛋白家族共有特征,具有显著的疏水区,并存在信号肽结构域、AAI结构域.RT-PCR检测结果表明,BoL TP主要在甘蓝雄蕊中表达,在雌蕊、萼片、花瓣、花茎及叶片中均无表达.[结论]甘蓝BoLTP基因可能与甘蓝雄蕊中花粉的发育相关.     

黄瓜CsGPX基因克隆与细菌性角斑病胁迫下的表达分析

[目的]克隆CsGPX基因并研究其与黄瓜抗病性的关系.[方法]采用RT-PCR技术克隆黄瓜CsGPX基因cDNA序列全长,并对其进行生物信息学分析;采用荧光定量PCR的方法分析CsGPX基因在细菌性角斑病侵染0～96 h下的表达情况.[结果]CsGPX基因cDNA序列全长914 bp,包含一个513 bp的开放阅读框,编码170个氨基酸,该基因编码蛋白的相对分子质量约为19.02 kD,理论等电点是8.66,为亲水性蛋白,不具有跨膜结构,不含信号肽序列.实时荧光定量PCR分析表明,CsGPX在黄瓜叶中有表达.在黄瓜细菌性角斑病菌侵染下,该基因在黄瓜叶中表达增高,明显受黄瓜细菌性角斑病菌的诱导.[结论]CsGPX基因的分子鉴定为进一步解析该基因在黄瓜抗病机制方面的作用提供重要依据.     

动物双歧杆菌AD011表面脂蛋白的全基因组预测和功能分析

[目的]运用生物信息学方法预测动物双歧杆菌AD011定位于细胞膜的表面脂蛋白,为后续研究该菌与宿主相互作用的分子机制提供基础资料。[方法]用Signal P 4.0和Lipo P软件对动物双歧杆菌AD011全基因组编码蛋白中表面脂蛋白和信号肽进行预测,同时采用COG功能数据库对预测的脂蛋白进行功能注释和聚类分析。[结果]对动物双歧杆菌AD011基因组1 518个蛋白的表面脂蛋白预测,结果表明,19个蛋白具有脂蛋白信号肽。功能分析显示,该菌株19个脂蛋白中有3个蛋白没有功能注释,16个蛋白有功能注释,其中10个蛋白参与氨基酸代谢与转运、3个蛋白参与碳水化合物代谢与转运,3个蛋白参与无机盐离子代谢与转运。[结论]动物双歧杆菌AD011表面脂蛋白参与的功能主要与营养物质的转运和代谢有关。     

黄瓜非特异性脂质转移蛋白基因的序列分析及细菌性角斑病菌浸染下的表达

非特异性脂质转移蛋白(nsLTP)是植物中大量存在的小分子脂类结合蛋白,具有抗菌防御功能。分析黄瓜非特异性脂质转运蛋白基因nsLTP的序列特征及其在细菌性角斑病菌浸染过程中的表达模式,对其应用于黄瓜等农作物转基因工程,增强作物抗病性具有重要意义。在黄瓜叶cDNA文库中,获得非特异性脂质转移蛋白(nsLTP)cDNA序列,命名为CsnsLTP;该基因全长566 bp,编码121个氨基酸残基;序列分析表明,该基因具有N端信号肽,具有nsLTP家族共有的典型保守区域,属nsLTP家族基因。实时荧光定量PCR分析表明,CsnsLTP在黄瓜叶中有表达。在黄瓜细菌性角斑病菌浸染下,该基因在黄瓜叶中表达增高,并随浸染时间的延长而增强,明显受黄瓜细菌性角斑病菌的诱导,推测该基因在抵御黄瓜细菌性角斑病菌浸染时具有重要作用。     

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。