問號鉤端螺旋體GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白生物信息學(xué)分析

丁士標(biāo)，肖國輝，孔亮亮，嚴(yán)　杰，林旭璦

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問號鉤端螺旋體GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白生物信息學(xué)分析

丁士標(biāo)1,2，肖國輝2，孔亮亮2，嚴(yán)杰2，林旭璦2

1.浙江省杭州市紅十字會(huì)醫(yī)院檢驗(yàn)科,杭州310003；;2.浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)系,杭州310058

摘要：目的分析問號鉤端螺旋體(鉤體)環(huán)二鳥苷酸(Cyclic dimeric-GMP，c-di-GMP)調(diào)節(jié)相關(guān)的GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白生物信息學(xué)結(jié)果，為后續(xù)的功能研究奠定基礎(chǔ)。方法PSI-BLAST方法分析編碼GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白的基因；利用相應(yīng)生物信息學(xué)軟件對蛋白信號肽序列、跨膜序列、蛋白結(jié)構(gòu)、同源性進(jìn)行分析并構(gòu)建目的蛋白進(jìn)化樹。結(jié)果問號鉤體中22個(gè)蛋白分別含有GGDEF或EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域，多數(shù)蛋白均有感受器結(jié)構(gòu)域和跨膜區(qū)。7個(gè)具有PAS輸入感受器的GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白進(jìn)化較為獨(dú)立，位于單獨(dú)的一個(gè)分支，其余6個(gè)GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白則分散在不同的分支上。4個(gè)EAL結(jié)構(gòu)域蛋白和2個(gè)HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白進(jìn)化上也較為獨(dú)立，分別處于同一進(jìn)化分支。3個(gè)GGDEF和EAL結(jié)構(gòu)域耦合的蛋白在進(jìn)化關(guān)系上更趨向于PDE活性蛋白。結(jié)論鉤體具有多拷貝的合成和降解c-di-GMP相關(guān)蛋白編碼基因，表明在鉤體中c-di-GMP網(wǎng)絡(luò)具有高度復(fù)雜性，同時(shí)反映出鉤體對環(huán)境條件的改變具有復(fù)雜的應(yīng)對機(jī)制。

關(guān)鍵詞：問號鉤端螺旋體；環(huán)二鳥苷酸；鳥苷酸環(huán)化酶；磷酸二酯酶

致病性鉤端螺旋體(簡稱鉤體)感染引起的鉤體病是全球流行的人畜共患傳染病，鉤體可在水或濕土中存活較長時(shí)間，通過疫水或污染的土壤感染宿主[1]。感染是病原微生物與宿主相互作用的過程，在長期的進(jìn)化過程中，病原菌擁有了感受環(huán)境條件變化并作出適應(yīng)性應(yīng)答的機(jī)制，尤其在感染的早期階段，病原菌識(shí)別環(huán)境改變并調(diào)整靶基因表達(dá)水平，以便侵入宿主、對抗宿主免疫力，達(dá)到在宿主體內(nèi)生存與繁殖的目的。近年發(fā)現(xiàn)一些原核生物中存在一類環(huán)二鳥苷酸(Cyclic dimeric-GMP，c-di-GMP)分子，主要控制細(xì)菌對不同環(huán)境條件的適應(yīng)性應(yīng)答[2-3]。c-di-GMP由具有GGDEF結(jié)構(gòu)域的二鳥苷環(huán)化酶(DGC)合成、而由EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域的磷酸二酯酶(PDE)降解，具有感受溫度、氧分子、pH等外界信號并廣泛調(diào)控多種靶基因表達(dá)的功能，尤其在細(xì)菌生物膜形成、毒力因子表達(dá)、細(xì)菌在宿主體內(nèi)生存過程中發(fā)揮重要作用[4-5]。

本文分析了鉤體賴型賴株中的GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白，包括保守的GGDEF、EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域，與這些蛋白相關(guān)的感受器結(jié)構(gòu)域，信號肽及跨膜片段等，同時(shí)對這些結(jié)構(gòu)域蛋白進(jìn)行了同源性和進(jìn)化樹分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)鉤體中有多拷貝的GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白，有些是賴株特有的，有些與其它細(xì)菌菌株中的蛋白有同源性。通過進(jìn)一步對這些蛋白的功能研究必將豐富對鉤體致病機(jī)制的認(rèn)識(shí)。

1材料與方法

1.1鉤體基因組鉤體賴株基因組(GenBank Nos. AE010300，AE010301)。

1.2蛋白序列分析采用PSI-BLAST方法分析GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白的編碼序列。Signal P 4.0分析蛋白信號肽序列(http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/)；采用EMBNET方法分析蛋白中的跨膜序列(http://www.ch.embnet.org/software/TMPRED_form.html)；采用SMART和NCBI中的CDD方法分析蛋白中的結(jié)構(gòu)域(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi、 http://smart.embl-heidelberg.de/)；采用DNAstar軟件進(jìn)行蛋白序列間的同源性分析。

1．3進(jìn)化樹構(gòu)建采用MEGA 6.06程序構(gòu)建蛋白的進(jìn)化樹。首先將獲得的蛋白序列用ClustalW進(jìn)行序列比對，默認(rèn)參數(shù)。比對后的序列用鄰位相連法(Neighbor-joining，NJ法)構(gòu)建進(jìn)化樹。進(jìn)化樹檢驗(yàn)采用Bootstrap法(Bootstrap replication=1 000)，模型使用Poisson model。蛋白序列來自于Signal Census database。

2結(jié)果

2.1GGDEF和EAL結(jié)構(gòu)域蛋白編碼基因的多樣性為了統(tǒng)計(jì)致病性鉤體賴株中GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白的數(shù)量，用Position-Specific Iterated(PSI)-BLAST程序鑒定了鉤體賴株基因組中的保守結(jié)構(gòu)域基因。賴株鉤體中有多拷貝的GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白(表1)：僅含有GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白13個(gè)，大部分為GGEEF基序，只有LA2704和LA3929為GGDEF基序，LA1185和LA3909為退化的GGDEF基序。單純EAL結(jié)構(gòu)域蛋白的拷貝數(shù)相對于GGDEF少，僅有4個(gè)；另有兩個(gè)具有與EAL結(jié)構(gòu)域蛋白功能類似的HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白。在已經(jīng)研究的一些細(xì)菌中，亦發(fā)現(xiàn)很多蛋白同時(shí)具有GGDEF和EAL結(jié)構(gòu)域，其中有的活化位點(diǎn)已退化而失去相應(yīng)的合成或降解c-di-GMP的功能，但可作為c-di-GMP結(jié)合效應(yīng)蛋白或直接與非c-di-GMP大分子相互作用[5]，鉤體賴株基因組中亦有3個(gè)GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域偶聯(lián)蛋白，其具體的生物學(xué)功能尚需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

結(jié)構(gòu)域蛋白通常含有一至兩個(gè)跨膜區(qū)和信號肽，這有助于蛋白錨定在膜上，并有利于不同的GGDEF和EAL蛋白從獨(dú)特的微環(huán)境分離[5]。為進(jìn)一步了解鉤體中這些蛋白的特性，通過軟件對其信號肽和保守結(jié)構(gòu)域等進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有的GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白均不含信號肽序列，表明它們不能穿過或錨定在膜上。大部分的蛋白(77%的GGDEF、86%的EAL/HD-DYP和100%的GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域偶聯(lián)蛋白)含有轉(zhuǎn)膜片段(表1)，表明調(diào)控和/或酶活性主要發(fā)生在膜上。

2.2預(yù)測的GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白催化活性活化的DGC蛋白包括2個(gè)亞單位：在兩個(gè)亞單位表面結(jié)合GTP分子的A位點(diǎn)和抑制c-di-GMP結(jié)合的I位點(diǎn)。A位點(diǎn)為保守的特征性GGD/(E)EF基序，發(fā)生突變則酶活性喪失[5]；I位點(diǎn)距離A位點(diǎn)5個(gè)氨基酸，為DGC蛋白的變構(gòu)抑制位點(diǎn)，通過結(jié)合c-di-GMP至特征性RxxD基序而發(fā)生變構(gòu)控制，R突變導(dǎo)致抑制功能和變構(gòu)控制的改變，目前尚未發(fā)現(xiàn)D突變對其功能的影響[4]。在賴株中，GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白均包含完整的A位點(diǎn)，LA1483和LA2926的I位點(diǎn)R突變?yōu)镚；在3個(gè)GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域偶聯(lián)蛋白則無典型的A或I位點(diǎn)。已有研究表明，GGDEF退化蛋白通常缺失DGC活性但擁有其它功能，如結(jié)合c-di-GMP或其它大分子物質(zhì)等[7-8]。

表1　問號鉤端螺旋體賴株GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白

2.3GGDEF和EAL/HD-GYP蛋白中的傳感器結(jié)構(gòu)域c-di-GMP能夠感受外界環(huán)境條件的改變主要是由于其具有接受信號輸入的保守結(jié)構(gòu)域，包括周質(zhì)、胞質(zhì)和完整的膜結(jié)構(gòu)域等。已有研究表明在GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白中除了C末端的催化活性位點(diǎn)A，很多在N端具有傳感器結(jié)構(gòu)域以感應(yīng)不同的內(nèi)在或外在信號，從而啟動(dòng)DGC或PDE功能的活化[9]。因此，本文對鉤體GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白中相關(guān)的傳感器結(jié)構(gòu)域進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分的GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白含有相關(guān)結(jié)構(gòu)域(FAS、GAF和REC)(表1)，7個(gè)為PAS結(jié)構(gòu)域(54%)，兩個(gè)(LA1483和LA3929)為GAF結(jié)構(gòu)域，還有一個(gè)(LA2528)為REC結(jié)構(gòu)域；在EAL結(jié)構(gòu)域蛋白中僅有LA2827含有REC結(jié)構(gòu)域；而在3個(gè)GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域偶聯(lián)蛋白中則有2個(gè)含有REC結(jié)構(gòu)域。目前已知PAS結(jié)構(gòu)域能夠結(jié)合亞鐵血紅素、核黃素和腺嘌呤等小分子物質(zhì)[10]；GAF與PAS結(jié)構(gòu)相似，是胞質(zhì)內(nèi)感受器結(jié)構(gòu)域，能夠結(jié)合包括單環(huán)核苷、氧氣等小分子[11]。不同感受器結(jié)構(gòu)域的存在表明鉤體對不同環(huán)境刺激調(diào)控應(yīng)答具有多樣性。

2.4GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白的進(jìn)化分析我們將賴株中的GGDEF與EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白與NCBI數(shù)據(jù)庫中相關(guān)蛋白序列進(jìn)行了比對分析，13個(gè)僅GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白中有6個(gè)與其它各型鉤體中相應(yīng)蛋白同源性較高，基本超過80%，7個(gè)具有PAS結(jié)構(gòu)域的蛋白與其他型鉤體的同源性相對較低，但與寇氏鉤端螺旋體(L.Kirschneri)、沖繩鉤端螺旋體(L. Noquchii)同源性較高，均超過90%；與非致病性的雙曲鉤體Protoc I相比，LA1483、LA2704、LB240有較低同源性(分別為67%、35%、56%)的對應(yīng)蛋白，其余10個(gè)蛋白為致病性鉤體賴株所特有。3個(gè)GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域偶聯(lián)蛋白除了LA1185外，LA3909和LB235與其它各型致病性鉤體同源性較高，均達(dá)到80%以上；3者與Protoc I同源性均低于50%。5個(gè)EAL與2個(gè)HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白與其它致病性鉤體中對應(yīng)蛋白同源性均高，與Protoc I中蛋白同源性較低或無同源蛋白。

為了進(jìn)一步分析鉤體中的GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白，我們分別針對GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白構(gòu)建了相應(yīng)的進(jìn)化樹(圖 1，圖2)。如圖1所示，僅含GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白與分別來自于伯氏疏螺旋體和非致病性雙曲鉤體Protoc I的GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白歸于同一群，其中7個(gè)具有PAS輸入感受器的蛋白處于一個(gè)獨(dú)立的分支；兩個(gè)具有GAF輸入感受器的蛋白則相距較遠(yuǎn)；位于鉤體小染色體上的LB237和LB240只含有GGDEF結(jié)構(gòu)域且處于相對較近的進(jìn)化分支，而位于大染色體上的LA2704雖然也只含有GGDEF結(jié)構(gòu)域，但與另外兩個(gè)蛋白相距較遠(yuǎn)，卻與雙曲鉤體中蛋白親緣較近；具有GGEEF和REC結(jié)構(gòu)域的LA2528則與伯氏螺旋體中的蛋白相距較近。REC結(jié)構(gòu)蛋白的進(jìn)化情況如圖2所示，4個(gè)僅含EAL結(jié)構(gòu)域蛋白中，LA1983和LA3104歸于同一進(jìn)化分支，LB133則處于相對獨(dú)立的分支中，LA2827帶有REC感受器，進(jìn)化位置與另外的3個(gè)蛋白更遠(yuǎn)些。鉤體中僅兩個(gè)蛋白具有HD-GYP結(jié)構(gòu)域，二者也分別屬于不同的進(jìn)化分支，與雙曲鉤體中相應(yīng)蛋白進(jìn)化關(guān)系較近。本文中，我們將3個(gè)GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域偶聯(lián)蛋白同時(shí)分別歸于GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域的那邊分析，如圖1所示，3個(gè)偶聯(lián)蛋白處于獨(dú)立的進(jìn)化分支，且?guī)в蠷EC感受器的兩個(gè)蛋白親緣關(guān)系更近；圖2則表明，帶有REC感受器的兩個(gè)蛋白親緣較近，LA3909則與EAL結(jié)構(gòu)域蛋白處于類似的進(jìn)化分支。

3結(jié)論

細(xì)菌對外部環(huán)境變化的感應(yīng)往往通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的方式進(jìn)行，這種調(diào)控過程非常復(fù)雜，需依賴許多不同組份相互作用來協(xié)調(diào)完成細(xì)菌的生理生化反應(yīng)，其中一個(gè)重要的組份是第二信使分子。近年發(fā)現(xiàn)c-di-GMP是細(xì)菌中廣泛存在的第二信使分子，其與鳥苷酸環(huán)化酶(DGC)、磷酸二酯酶(PDE)和下游的效應(yīng)分子共同組成c-di-GMP信號系統(tǒng)。不同濃度c-di-GMP調(diào)控下游不同靶基因及其表達(dá)水平，從而控制細(xì)菌眾多功能，如細(xì)菌生物膜形成、毒力因子表達(dá)、耐藥性、細(xì)胞分化等。

c-di-GMP由二鳥苷環(huán)化酶(DGC)合成，磷酸二酯酶(PDE)分解。DGC含特征性GGDEF(Gly-Gly-Asp-Glu-Phe)基序的酶功能結(jié)構(gòu)域，而PDE含EAL(Glu-Ala-Leu)或HD-GYP(His-Asp, Gly-Tyr-Pro)基序的酶功能結(jié)構(gòu)域，PDE屬于金屬依賴磷酸水解酶超家族蛋白，發(fā)揮酶活性時(shí)需Mg2+和Mn2+，但其活性可被Ca2+和Zn2+所抑制，分子結(jié)構(gòu)顯示大多數(shù)GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白胞外區(qū)都有一個(gè)含PAS、GAF、REC或HTH基序的胞外信號感受器結(jié)構(gòu)域[7,12]。全基因組測序結(jié)果顯示細(xì)菌中存在數(shù)量較多的GGDEF和EAL結(jié)構(gòu)域蛋白，例如大腸埃希菌有29個(gè)GGDEF或EAL結(jié)構(gòu)域蛋白，腸炎沙門菌Typimurium有19個(gè)，新月柄桿菌(Caulobactercrescentus)有14個(gè)，而弧菌屬細(xì)菌則超過50個(gè)，而HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白相對較少或缺失[5]。鉤體中同樣具有眾多的GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白且多具有PAS、GAF或REC感受器結(jié)構(gòu)域和轉(zhuǎn)膜片段，表明DGC和PDE的酶活性調(diào)控主要通過感受外環(huán)境因素變化并在膜上完成。GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域蛋白是一種較為特殊的蛋白，這類蛋白可能是單功能酶或雙功能酶，活性可能互相激活或抑制。例如，葡糖醋桿菌有6個(gè)GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域蛋白，其中3個(gè)表現(xiàn)為GDC活性，3個(gè)為PDE活性，其功能主要是調(diào)控細(xì)菌纖維素合成[13]，而恥垢分枝桿菌中調(diào)控細(xì)菌長期饑餓狀態(tài)下存活的GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域蛋白MSDGC1同時(shí)具有DGC和PDE活性，但兩個(gè)結(jié)構(gòu)域分離后均無活性[8]。鉤體中有3個(gè)GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域偶聯(lián)蛋白，其中兩個(gè)帶有REC感受器結(jié)構(gòu)域，但功能尚不清楚。

采用MEGA6.06軟件的Neighbor-joining法構(gòu)建，Bootstrap法(Bootstrap replication=1000)檢驗(yàn)，模型為Poisson model。標(biāo)注▲的蛋白序列表示為GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域偶聯(lián)蛋白

圖1問號鉤端螺旋體賴株GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白進(jìn)化分析

Fig.1Phylogeny of L. interrogans strain Lai proteins with GGDEF domain

采用MEGA6.06軟件中Neighbor-joining法構(gòu)建，Bootstrap法(Bootstrap replication=1000)檢驗(yàn)，模型為Poisson model。標(biāo)注▲的蛋白序列表示為GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域偶聯(lián)蛋白

圖2問號鉤端螺旋體賴株EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白進(jìn)化分析

Fig.2Phylogeny of L. interrogans strain Lai proteins with EAL/HD-GYP domain

基因序列比對和進(jìn)化構(gòu)建可以分析同一結(jié)構(gòu)域蛋白在不種屬細(xì)菌中是否來自同一進(jìn)化祖先，推測其功能是否有差異。本研究根據(jù)蛋白結(jié)構(gòu)域的不同分別構(gòu)建了相應(yīng)的進(jìn)化樹，在GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白中，與非致病性雙曲鉤體Protoc I相關(guān)蛋白比較，7個(gè)具有PAS感受器結(jié)構(gòu)域和1個(gè)具有GAF感受器結(jié)構(gòu)域蛋白分別處于相對獨(dú)立分枝，推測其在鉤體致病過程中可能具有獨(dú)特的調(diào)控作用。具有REC感受器的LA2528蛋白與伯氏疏螺旋體B31的NP212553蛋白處于同一分枝，提示來源于同一進(jìn)化祖先，REC感受器主要感知光、氣體(如NO和氧分子)、磷酸化、抗生素壓力等，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的細(xì)胞生物學(xué)行為來適應(yīng)外界環(huán)境的變化[14]。雖然EAL和HD-GYP均是PDE蛋白的酶功能結(jié)構(gòu)域，但在進(jìn)化上分別處于獨(dú)立群，顯示兩者來自不同的進(jìn)化祖先。令人感興趣的是，鉤體3個(gè)GGDEF-EAL結(jié)構(gòu)域偶聯(lián)蛋白與GGDEF結(jié)構(gòu)域蛋白在進(jìn)化上分別處于獨(dú)立群，而與EAL結(jié)構(gòu)域蛋白有同一進(jìn)化分枝，提示GGDEF-EA偶聯(lián)L結(jié)構(gòu)域蛋白發(fā)揮的作用可能更傾向PDE活性。

綜上所述，利用生物信息學(xué)方法對鉤體GGDEF和EAL/HD-GYP結(jié)構(gòu)域蛋白數(shù)量和結(jié)構(gòu)特征分析發(fā)現(xiàn)其與其它細(xì)菌中的相應(yīng)蛋白具有同源性，且有些蛋白具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)域，提示在鉤體中可能存在復(fù)雜的c-di-GMP網(wǎng)絡(luò)，在鉤體生長和在不同環(huán)境中存活的過程中發(fā)揮重要作用，其中某些蛋白或許與鉤體毒力有關(guān)并在鉤體感染過程中具有重要作用。進(jìn)一步對這些蛋白的功能研究必將有助于更好的了解鉤體在不同的環(huán)境條件中生長、存活的調(diào)節(jié)機(jī)制。

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DOI:10.3969/j.issn.1002-2694.2016.02.002

通訊作者：林旭璦，Email：lxai122@163.com

Corresponding author:Lin Xü-ai, Email: lxai122@163.com

中圖分類號：R377

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1002-2694(2016)02-0109-05

收稿日期：2015-04-06；修回日期:2015-09-17

Bioinformatic analysis of proteins with GGDEF/EAL/HD-GYP domain in Leptospira interrogans

DING Shi-biao1,2,XIAO Guo-hui2,KONG Liang-liang2,YAN Jie2,LIN Xü-ai2

(1.Department of Clinical Laboratory, Zhejiang Hangzhou Red Cross Hospital, Hangzhou 310003, China;2.DepartmentofMicrobiologyandParasitology,CollegeofMedicine,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China)

Abstract:To further understand the function and regulation of c-di-GMP, the second messenger of bacteria, bioinformatic methods were used to analysis the proteins in Leptospira interrogans with GGDEF or EAL/HD-GYP domain, which regulate the synthesis and delegation of c-di-GMP. Genes, encoded proteins with GGDEF or EAL/HD-GYP domain, in the genome of Leptospira interrogans Lai, were analyzed by PSI-BLAST. The signal peptide sequences were analyzed by Signal P 4.0 software. Protein structures were analyzed by SMART and CCD in NCBI. The transmembrane sequences were detected by EMBNET. Homology analysis of protein sequences were detected by DNAstar. The phylogenetic tree was constructed using Neighbor-joining method. There are 22 proteins of Leptospira interrogans with GGDEF or EAL/HD-GYP domain, most of them contain receptor domain, such as PAS, GAF or REC, and the transmembrane region. Seven proteins with PAS receptor domain are more independent and located in a separate evolutionary branch, while the remaining 6 proteins with GGDEF domain are distributed in different branches. Four proteins with EAL domain and 2 proteins with HD-GYP domain are also more independent and are in the different evolutionary branch. Three proteins coupling GGDEF and EAL domains are more likely to be related to PDE activity, based on the analysis of evolutionary relationships. The genes coded proteins with GGDEF and EAL/HD-GYP domain are widely exist in Leptospira interrogans genome. The analysis of related protein indicated that 1) c-di-GMP signal network with a high degree of complexity; 2) L. interrogans can reflect a hook on the environmental alteration with a sophisticated mechanism.

Keywords:Leptospira interrogans; cyclic dimeric-GMP (c-di-GMP); diguanylic cyclase (DGC); phosphodiesterase (PDE)

國家自然科學(xué)基金(No.81271781)、浙江省自然科學(xué)基金(No.LY12H19007) 資助

Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.81271781) and the Zhejiang Province Natural Science Foundation(No.LY12H19007)