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。     

植物病原细菌(Ralstonia solanacearum)染色体基因组分泌信号肽计算机分析

应用SignalP3．0、TMHMM2．0、THUMBUP、big—PI、TargetP1．01、Lipop1．0、TatP1．0等7种软件对植物病原细菌Ralstonla solanacearumGMI1000染色体基因组3448个氨基酸序列进行预测分析。结果表明,该物种染色体基因组分泌信号肽ORFs有178个,占其基因组编码ORFs的5．2％,其中有150个ORFs属于I型分泌信号肽,28个ORFs属于Ⅱ型分泌信号肽。在178个ORFs中具RR—motif信号肽结构的有13个,其中11个属于I型信号肽,2个属于Ⅱ型信号肽。通过软件预测未发现Comc型信号肽与细菌素-信息素型信号肽结构。在染色体分泌信号肽ORFs中,有116个具可预测功能,其余62个为功能未知的推定蛋白。已知功能主要集中于细胞代谢、细胞调控及转运、细胞膜结构等领域,这些功能是该物种在长期进化过程中与环境中各种因子发生互作,相互适应的结果。     

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。     

隐藏嗜酸菌Acidiphilium cryptum JF-5分泌蛋白质组的分析

[目的]对隐藏嗜酸菌（Acidiphilium cryptumJF-5）全基因组的3063个氨基酸序列进行预测,分析其分泌蛋白质组的构成。[方法]利用信号肽预测软件SignalPv3.0、跨膜螺旋结构预测软件TMHMMv2.0、RR-motif信号肽预测软件TatPv1.0、脂蛋白质信号肽预测软件LipoPv1.0、非经典分泌蛋白质预测软件SecretomeP和亚细胞定位软件Psortbv2.0.4对Acidiphilium cryptumJF-5全基因组的3063个氨基酸序列进行预测分析。[结果]在隐藏嗜酸菌Acidiphilium cryptumJF-5中有444个蛋白质为分泌蛋白质,其中分泌型信号肽148个,RR-motif亚组型信号肽27个,脂蛋白质信号肽22个,无Prepiplin-like信号肽,非经典分泌蛋白质247个;另外,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出了统计分析。[结论]研究结果为进一步研究嗜酸菌Acidiphilium cryptumJF-5的基因功能提供了丰富的信息基础。     

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%。     

米曲霉分泌组的预测及分析

利用信号肽分析软件SignalP3.0跨膜结构预测软件Phobius、TMHMMv2.0和THUMBUP,GPI锚定位点预测软件big-PIPredictor,亚细胞蛋白定位软件TargetP1.1,对米曲霉全基因组中的12063个氨基酸序列进行预测。在米曲霉中有1019个分泌蛋白,编码这些蛋白的ORF最小为330bp,最长为5651bp,平均为1370bp。利用LipoP1.0分析预测得到的分泌蛋白中,755个带有I型信号肽酶识别位点,25个带有Ⅱ型信号肽酶识别位点,酶切位点附近氨基酸比较保守。利用TatP1.0对1019个分泌蛋白进行分析,得到43个蛋白序列可能从Tat途径分泌,但是没有找到RR-motif。在1019个分泌蛋白中,497个有功能描述,主要包括各种酶类、能量产生与传递以及自身修复防卫等。     

双歧杆菌BB12菌株Sec分泌途径及底物蛋白分析

[目的]采用生物信息学方法分析双歧杆菌BB12菌株的Sec途径分泌系统及预测底物蛋白。[方法]以双歧杆菌BB12菌株基因组注释的蛋白氨基酸序列为研究对象,在NCBI中以Fasta形式下载,采用一系列生物信息学软件分析该基因组中Sec分泌途径及底物蛋白行使的功能,同时采用COG功能数据库对这些蛋白进行功能注释和聚类分析。[结果]通过分析发现双歧杆菌BB12菌株Sec分泌途径相关的蛋白基因共有9个,其中5个是Sec分泌途径构建蛋白基因,2个信号肽酶识别基因,1个脂蛋白信号肽识别基因和1个信号肽识别蛋白编码基因。Sec底物蛋白分析发现该菌共含1 583个蛋白,经过Sec分泌途径到细胞外的蛋白有57个,35个具有COG功能,占61%,其中被Spase Ⅰ型信号肽酶识别的有37个,被SpaseⅡ型信号肽酶识别的有20个。[结论]COG功能注释显示一些蛋白没有功能,有功能的蛋白主要与氨基酸运输和代谢、碳水化合物的运输和代谢、功能细胞壁/膜和无机离子运输和代谢功能有关。     

尖孢镰刀菌甜瓜专化型基因组规模分泌蛋白的预测与分析

利用Signal P、Wo LF PSORT、TMHMM、big-PI Predictor、Target P和Secretome P等软件,对尖孢镰刀菌甜瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.melonis,FOM)全基因组26 811条蛋白质氨基酸序列进行了分泌蛋白的预测分析。结果表明,FOM全基因组编码蛋白中有1 145个经典分泌蛋白,占编码蛋白总数的4.3%;有8 471个非经典分泌蛋白,占编码蛋白总数的31.6%。对经典分泌蛋白特征进行分析,发现其氨基酸长度集中在100~600个氨基酸,信号肽长度集中在17~22个氨基酸。对经典分泌蛋白的功能预测分析表明,有605个分泌蛋白获得了注释,主要涉及糖代谢、转运过程、过氧化氢代谢和生物合成等。对碳水化合物酶类(CAZymes)进行分析,结果表明有277个分泌蛋白为CAZymes,占经典分泌蛋白总数的24.2%。     

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。     

运用计算机软件预测木质部寄生属信号肽

利用已经公布的木质部寄生属(Xylella fastidiosa)2 766个基因组数据信息,运用在线计算机预测软件,分析了木质部寄生属(Xylella fastidiosa)的分泌蛋白组。运用Signal P version 2.0预测得到204个开放阅读框架具有编码蛋白质的N-端信号肽;运用TMHMM、GPI-anchored预测具有非跨膜蛋白(或者在N-端信号肽只有1个跨膜区),不具有锚定位点的173个,运用Target P预测除去分泌到线粒体以及位置不确定的分泌蛋白,最终得到X.fastidiosa的分泌蛋白为149个。分泌类信号肽(Sec-type)114个和具双精氨酸结构的信号肽(RR-motif)32个,分别占分泌蛋白的76.5%和21.5%,脂蛋白信号肽3个,仅占2%,没有预测到类前菌毛信号肽和细菌素及外激素信号肽。     

稻瘟菌基因组规模分泌蛋白的预测分析*

 利用信号肽分析软件SignalP v3.0,亚细胞器蛋白定位软件TargetP v1.01,GPI-锚定位点软件big-PI Predictor和跨膜螺旋结构软件THMM-2.0这4个软件分析预测稻瘟菌12595个蛋白序列中有1134个分泌蛋白。编码这些蛋白的可读框(ORF)最小值为78bp,最大值为7849bp,平均1231bp。引导它们的信号肽长度介于15～45个氨基酸之间,平均为21个氨基酸。435个分泌蛋白具有功能描述,主要是与代谢有关的酶类。分析了其中降解细胞壁组分和与致病相关的酶类,提示在稻瘟菌侵染水稻不同阶段产生的关键酶及基因的功能需进一步研究。     

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.     

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.     

亚硝化单胞菌is79a3 Sec途径分泌系统及底物蛋白分析

[目的]分析亚硝化单胞菌is79a3 Sec途径分泌装置及底物蛋白。[方法]从NCBI中选取亚硝化单胞菌is79a3菌株基因组注释的蛋白质氨基酸序列,采用Blast程序搜寻基因组中编码Sec途径分泌装置的蛋白,同时采用Signal P 4.0、Lipo P、TMHMM 2.0软件分析该菌株基因组中Sec途径的底物蛋白,同时采用COG功能数据库进行功能分析。[结果]通过分析发现亚硝化单胞菌is79a3菌株编码Sec途径分泌装置有关的蛋白15个,包含Sec途径分泌系统中12个转运蛋白编码基因,1个信号肽识别蛋白编码基因和2个信号肽酶蛋白编码基因;Sec途径底物蛋白分析结果显示366个含有Sec途径Spase I类肽酶识别的信号肽,36个蛋白只含有Spase II类肽酶识别的信号肽。402个Sec途径底物蛋白功能分析结果显示:有272个蛋白功能不清楚,130个蛋白有具体的功能注释。[结论]亚硝化单胞菌is79a3 Sec途径分泌装置完整,该菌株Sec途径底物蛋白大多数没有功能注释和功能未知,在有功能注释的蛋白中,主要参与细胞壁/细胞膜的生物合成、蛋白质翻译后修饰/蛋白更替、无机离子转运代谢、能源产生与转换。     

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。     

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。     

植物青枯细菌胞外蛋白在致病中作用的研究

 用含有转座子Tn5的铜绿假单胞杆菌PAO1826(pMO75::Tn5,Kmr)诱变我国马铃薯青枯菌小种3号菌株PO41,获得胞外多糖正常产生的接合子6000多个,经SDS-PAGE电泳筛选出胞外蛋白减少1～9种的菌株21株。经测试其中20株为原养型菌株,1株为营养缺陷型菌株。这21株突变株在烟草叶片上呈现典型的过敏性反应。用茎部毛细管滴注法在马铃薯植株上进行致病力测试的结果表明,胞外蛋白发生减少的21株突变株中有20株致病力均不同程度下降,通过分析突变株胞外蛋白缺失种类与致病力强弱的关系,初步确定59.5ku、55ku和47ku的胞外蛋白在青枯菌致病过程中起着十分重要的作用。