動(dòng)物雙歧桿菌AD011細(xì)胞壁蛋白的預(yù)測(cè)和功能分析

朱德全 王茗悅 姚嘉 張躍華 韓誠(chéng)武 盧偉 欒積毅 劉向東

摘要[目的]運(yùn)用生物信息學(xué)方法預(yù)測(cè)動(dòng)物雙歧桿菌AD011錨定于細(xì)胞壁的蛋白并進(jìn)行功能分析，為后續(xù)研究該菌與宿主相互作用的分子機(jī)制提供基礎(chǔ)資料。[方法]用Phobius和SignalP 4.0軟件對(duì)動(dòng)物雙歧桿菌AD011全基因組編碼蛋白中細(xì)胞壁蛋白進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)采用COG （Cluster of Orthologous Groups of proteins）功能數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)預(yù)測(cè)的細(xì)胞壁蛋白進(jìn)行功能注釋和聚類分析。[結(jié)果]動(dòng)物雙歧桿菌AD011基因組1 518個(gè)編碼蛋白中，11個(gè)蛋白含有細(xì)胞壁的錨定基序，6個(gè)蛋白含有LP×TG基序，1個(gè)蛋白含有LysM基序，1個(gè)蛋白含有PG結(jié)合區(qū)域，2個(gè)蛋白含有SLH結(jié)構(gòu)域，1個(gè)蛋白含有NLPC_P60結(jié)構(gòu)域。細(xì)胞壁蛋白功能分析結(jié)果顯示，11個(gè)細(xì)胞壁蛋白中，9個(gè)蛋白沒(méi)有功能注釋，2個(gè)蛋白（NLP/P60 protein和1，4-beta-N-acetylmuramidase）參與細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的生物合成。[結(jié)論]動(dòng)物雙歧桿菌AD011大多數(shù)細(xì)胞壁蛋白功能未知，還需在以后的研究中進(jìn)行進(jìn)一步的功能注釋。

關(guān)鍵詞兩歧雙歧桿菌；基因組；細(xì)胞壁蛋白；功能

中圖分類號(hào)S852.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2017）08-0159-02

Prediction and Functional Analysis of Cell Wall Proteins of Bifidobacterium animalis AD011

ZHU Dequan1，WANG Mingyue2，YAO Jia3，LIU Xiangdong3* et al

（1.College of Science，Jiamusi University，Jiamusi，Heilongjiang 154007；2.College of Life Science，Jiamusi University，Jiamusi，Heilongjiang 154007；3.College of Mechanical Engineering，Jiamusi University，Jiamusi，Heilongjiang 154007）

Abstract[Objective]The genome sequences of Bifidobacterium animalis AD011 were used to predict to cell wall proteins and functional analysis，which will provide the basis for molecular mechanisms of interaction between bacteria with their host.[Method]Phobius and SignalP 4.0 softwares were used to analyze the cell wall proteins.Function of cell wall proteins was also analyzed by COG database （Cluster of Orthologous Groups of proteins）.[Result]There were 11 cell wall proteins which possessed cell wall motif from 1 518 proteins coded by B.animalis AD011 genome.Function analysis revealed that the strain contains 11 cell wall proteins，in which 9 proteins have not function annonation.Two proteins were mainly involved in cell wall/membrane biosynthesis（2 proteins：NLP/P60 protein and 1，4betaNacetylmuramidase）.[Conclusion]Function of most cell wall proteins were unknown，which need to be researched and annotated in the future research.

Key wordsBifidobacterium animalis；Genome；Cell wall proteins；Function

動(dòng)物雙歧桿菌具有較強(qiáng)的耐受環(huán)境脅迫能力，如AD011，它是目前應(yīng)用較多的益生雙歧桿菌菌株之一[1]。雙岐桿菌的細(xì)胞壁蛋白在介導(dǎo)菌體與宿主細(xì)胞黏附定植、與外界環(huán)境相互作用方面起著非常重要的作用[2-3]。2009年該菌株完成了全基因組測(cè)序和功能注釋，該菌株有1 614個(gè)基因，1 518個(gè)編碼蛋白[4]。

動(dòng)物雙歧桿菌AD011作為一種革蘭氏陽(yáng)性菌，菌體最外含有一層較厚的細(xì)胞壁，主要由肽聚糖和磷壁酸組成。在細(xì)胞壁的外周有時(shí)錨定有蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)錨定在細(xì)胞壁上，如含有LP×TG結(jié)構(gòu)的區(qū)段、LysM、PG等區(qū)域，由于細(xì)胞壁蛋白處于菌體的外層，在適應(yīng)外界環(huán)境和與宿主細(xì)胞之間發(fā)生相互作用方面具有重要的作用。

細(xì)胞壁蛋白具有特殊的序列結(jié)構(gòu)，可以以細(xì)菌基因組序列通過(guò)生物信息學(xué)的方法預(yù)測(cè)分析這類蛋白。孫理云[5]采用生物信息學(xué)方法對(duì)2型豬鏈球菌98HAH33細(xì)胞壁結(jié)合蛋白進(jìn)行了分析，結(jié)果有9種LP×TG結(jié)構(gòu)分選酶底物、2種具有LysM域的蛋白。目前

大規(guī)模地分析鑒定動(dòng)物雙歧桿菌細(xì)胞壁蛋白鮮見(jiàn)報(bào)道。筆者用Phobius、SignalP 4.0、COG功能數(shù)據(jù)庫(kù)分析動(dòng)物雙歧桿菌AD011的細(xì)胞壁蛋白和功能[6]，以期為后續(xù)研究該菌與宿主相互作用的分子機(jī)制提供基礎(chǔ)資助。

1材料與方法

1.1材料美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心（NCBI）GenBank公布的動(dòng)物雙歧桿菌AD011基因組編碼的蛋白質(zhì)序列，GenBank 的登錄號(hào)是NC_011835.1。

1.2方法

利用Phobius（http：//phobius.binf.ku.dk/）鑒定出含有LP×TG基序的蛋白質(zhì)，SignalP 4.0 軟件（http：//www.cbs.dtu.dk/services/SignalP）對(duì)動(dòng)物雙歧桿菌AD011基因組蛋白的信號(hào)肽進(jìn)行分析，采用COG（Cluster of Orthologous Groups of proteins，http：//eggnog.embl.de/）功能數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)分析得到的細(xì)胞壁蛋白進(jìn)行功能注釋，同時(shí)進(jìn)行聚類分析。

2結(jié)果與分析

2.1動(dòng)物雙歧桿菌AD011基因組細(xì)胞壁蛋白分析

該研究使用生物信息學(xué)方法對(duì)動(dòng)物雙歧桿菌AD011基因組中的1 518個(gè)編碼蛋白進(jìn)行細(xì)胞壁蛋白分析，結(jié)果見(jiàn)表1。動(dòng)物雙歧桿菌AD011基因組1 518個(gè)編碼蛋白中，11個(gè)蛋白含有細(xì)胞壁的錨定結(jié)構(gòu)域，其中含有LP×TG錨定基序的蛋白有6個(gè)，含有LysM基序的蛋白有1個(gè)，含有NLPC_P60基序的蛋白有1個(gè)，含有PG錨定基序的蛋白有1個(gè)，含有SLH結(jié)構(gòu)域的蛋白有2個(gè)。

2.2動(dòng)物雙歧桿菌AD011基因組細(xì)胞壁蛋白功能分析

11個(gè)細(xì)胞壁蛋白的功能分析結(jié)果表明，9個(gè)蛋白沒(méi)有COG功能注釋，沒(méi)有具體的功能注釋，這些蛋白的功能在以后還需要進(jìn)一步的研究和分析。只有2個(gè)蛋白（NLP/P60 protein和1，4-beta-N-acetylmuramidase）參與細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的生物合成。

3討論與結(jié)論

細(xì)菌細(xì)胞壁蛋白是通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)錨定在細(xì)胞壁上，由于細(xì)胞壁蛋白處于菌體的外層，在適應(yīng)外界環(huán)境和與宿主細(xì)胞之間發(fā)生相互作用方面具有重要的作用[5]。但由于該類蛋白處于較厚的細(xì)胞壁之間，具有疏水性區(qū)域，分離和鑒定相對(duì)較困難，傳統(tǒng)的電泳方法不能完全鑒定這類蛋白[7-8]。越來(lái)越多的雙歧桿菌菌株基因組測(cè)序的完成，使得以基因組序列為對(duì)象采用生物信息學(xué)方法分析細(xì)胞壁蛋白成為可能[9]。該研究以商業(yè)菌株動(dòng)物雙歧桿菌AD011基因組序列為對(duì)象，采用生物信息學(xué)方法對(duì)該菌的細(xì)胞壁蛋白進(jìn)行預(yù)測(cè)和功能分析。分析發(fā)現(xiàn)1 518個(gè)編碼蛋白中，11個(gè)蛋白含有細(xì)胞壁的錨定結(jié)構(gòu)域。功能分析結(jié)果顯示，11個(gè)細(xì)胞壁蛋白中有9個(gè)蛋白沒(méi)有功能注釋。該方法具有系統(tǒng)性、整體性等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)組學(xué)方法互為補(bǔ)充。大多數(shù)細(xì)胞壁蛋白功能未知，還需要在以后的研究中進(jìn)一步分析和注釋。

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