栗金柳 王茗悅 朱德全 高峰 于陸雪子 周金影 郝瑩瑩 張宛麟 周博

摘要[目的]運用生物信息學(xué)方法預(yù)測動物雙歧桿菌AD011定位于細胞膜的表面脂蛋白，為后續(xù)研究該菌與宿主相互作用的分子機制提供基礎(chǔ)資料。[方法]用SignalP 4.0和LipoP軟件對動物雙歧桿菌AD011全基因組編碼蛋白中表面脂蛋白和信號肽進行預(yù)測，同時采用COG 功能數(shù)據(jù)庫對預(yù)測的脂蛋白進行功能注釋和聚類分析。[結(jié)果]對動物雙歧桿菌AD011基因組1 518個蛋白的表面脂蛋白預(yù)測，結(jié)果表明，19個蛋白具有脂蛋白信號肽。功能分析顯示，該菌株19個脂蛋白中有3個蛋白沒有功能注釋，16個蛋白有功能注釋，其中10個蛋白參與氨基酸代謝與轉(zhuǎn)運、3個蛋白參與碳水化合物代謝與轉(zhuǎn)運，3個蛋白參與無機鹽離子代謝與轉(zhuǎn)運。[結(jié)論]動物雙歧桿菌AD011表面脂蛋白參與的功能主要與營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和代謝有關(guān)。

關(guān)鍵詞動物雙歧桿菌；基因組；脂蛋白；信號肽

中圖分類號TS201.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）11-0117-02

Abstract[Objective] The surface lipoproteins of Bifidobacterium animalis AD011 were predicted by bioinformatics method， which provided the basis for interaction molecular mechanisms between bacteria and their host.[Method] SignalP 4.0 and LipoP softwares were used to analyze the lipoproteins and characteristic of signal peptides. Function of lipoproteins was also analyzed by COG database.[Result] There were 19 proteins which possessed signal peptide of lipoproteins from 1 518 proteins coded by B. animalis AD011 genome.Function analysis revealed that the strain contains 3 hypothetical proteins without function annonation.16 proteins have function annonation which mainly involved in amino acid metabolism and transport（10 proteins）， transport of carbohydrate metabolism（3 proteins）， metabolism of inorganic ion transport（3 proteins）.[Conclusion] Function of surface lipoproteins of B. animalis AD011 are mainly associated with the transport and metabolism of nutrients.

Key wordsBifidobacterium animalis；Genome；Lipoproteins；Signal peptide

動物雙歧桿菌AD011是一種重要的商業(yè)化益生菌株，被認為是“GRAS”食品原料[1]，它具有較強的耐酸和耐膽汁能力，優(yōu)良的腸道黏附能力。2009年對該菌株進行了全基因組測序和功能注釋，該菌株基因組全長為1.933 Mb，1 614個基因，1 518個編碼蛋白。該菌株全基因組序列的完成使該菌株的研究進入功能基因組學(xué)時代[2]。

細菌定位于細胞膜表面的脂蛋白在適應(yīng)外界環(huán)境，與宿主細胞發(fā)生相互作用等方面起到非常重要作用，表面脂蛋白引起一些研究者的關(guān)注，研究發(fā)現(xiàn)，位于雙歧桿菌表面的脂蛋白BopA與黏附作用有關(guān)[3-5]。但目前大規(guī)模地分析鑒定雙歧桿菌脂蛋白還少見報道。筆者利用SignalP 4.0、LipoP軟件分析動物雙歧桿菌AD011的表面脂蛋白和功能[3]，為后續(xù)研究細菌與宿主相互作用的分子機制提供基礎(chǔ)資料。

1材料與方法

1.1材料美國國立生物技術(shù)信息中心（NCBI）GenBank公布的動物雙歧桿菌AD011的基因組編碼蛋白質(zhì)序列，GenBank 的登錄號是NC_011835.1。

1.2方法

1.2.1表面脂蛋白的篩選。利用SignalP 4.0 軟件（http：//www.cbs.dtu.dk/services/SignalP）對動物雙岐桿菌AD011基因組蛋白進行初篩，Sprob>0.8或 Smean>0.6 初步認為具有I型信號肽。同時利用LipoP1.0 軟件（http：//www.cbs.dtu.dk/services/LipoP/）分析是否可以被Spase I 型信號肽酶和II 型信號肽酶識別和跨膜螺旋數(shù)[6]，具有脂蛋白信號肽同時跨膜螺旋數(shù)目≤1的蛋白歸為表面脂蛋白。

1.2.2脂蛋白信號肽的分析和功能注釋。統(tǒng)計分析預(yù)測的脂蛋白，采用COG（http：//eggnog.embl.de/）功能數(shù)據(jù)庫對分析得到的脂蛋白進行功能注釋，同時進行聚類分析。

2結(jié)果與分析

2.1動物雙歧桿菌AD011基因組表面脂蛋白分析對動物雙歧桿菌AD011基因組中的1 518個蛋白進行表面脂蛋白分析，結(jié)果見表1。

根據(jù)LipoP 1.0 軟件分析發(fā)現(xiàn)，能被Spase II 信號肽酶所識別的脂蛋白有19個。在這19個脂蛋白中又具有SpaseⅠ 信號肽酶所識別的蛋白18個，在脂蛋白中具有跨膜螺旋的蛋白8個。

2.2動物雙歧桿菌AD011基因組表面脂蛋白功能分析表面脂蛋白的功能分析結(jié)果表明，3個蛋白沒有COG功能注釋，16個蛋白有功能注釋，其中10個蛋白參與氨基酸代謝與轉(zhuǎn)運，3個蛋白參與碳水化合物代謝與轉(zhuǎn)運，3個蛋白參與無機鹽離子代謝與轉(zhuǎn)運（圖1）。

3討論

細菌脂蛋白是定位于細胞膜的一類含有疏水性區(qū)域的蛋白。該類蛋白位于菌體的表面，是微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)、適應(yīng)并與外界環(huán)境發(fā)生相互作用的物質(zhì)基礎(chǔ)[7-8]。由于該

類蛋白具有疏水性區(qū)域，分離和鑒定相對較困難，傳統(tǒng)的電泳方法不能完全鑒定這類蛋白[9-10]。動物雙歧桿菌具有較強的耐受環(huán)境脅迫能力和黏附能力，經(jīng)常作為益生菌添加到食品和保健品中。越來越多的動物雙歧桿菌菌株基因組測序的完成，使得以基因組序列為對象，采用生物信息學(xué)方法分析脂蛋白成為可能[11]。該研究以常用的菌株動物雙歧桿菌AD011的全基因組序列為研究對象，采用生物信息學(xué)方法對動物雙歧桿菌AD011脂蛋白進行預(yù)測和功能分析。該方法具有系統(tǒng)性、整體性等特點，與傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)組學(xué)方法互為補充。該結(jié)果將為今后研究該類蛋白在介導(dǎo)益生菌與宿主細胞黏附定殖、與外界環(huán)境相互作用的分子機制方面奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

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