乳酸細(xì)菌淀粉酶的系統(tǒng)發(fā)育分析

林謙 玉林師范學(xué)院生物系 537000

乳酸細(xì)菌淀粉酶的系統(tǒng)發(fā)育分析

林謙 玉林師范學(xué)院生物系 537000

通過(guò)對(duì)幾種乳酸細(xì)菌淀粉酶氨基酸序列進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，發(fā)現(xiàn)除了Lactobacillus plantarum A6、Lactobacillus amylovorus NRRL B-4540、Lactobacillus manihotivorans LMG 18010三者的胞外α-淀粉酶高度相似，親緣關(guān)系極接近，這三個(gè)與其他乳酸細(xì)菌淀粉酶并無(wú)明顯的相似性。乳酸細(xì)菌淀粉酶之間的親緣關(guān)系并不接近，它們?cè)诿笇W(xué)特性上也具有較大的差異。

乳酸細(xì)菌是一大類可產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌的總稱，可用于生產(chǎn)乳酸、胞外多糖、益生菌制劑等，在醫(yī)藥、化工、食品行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。目前已發(fā)現(xiàn)具有淀粉酶活力的乳酸細(xì)菌包括Lactobacillus plantarum[1]、Lactobacillus amylovorus[2]、Lactobacillus manihotivorans[3]、Lactobacillus gasseri[4]、Streptococcus bovis[5]等幾種，在GenBank中也公布了它們的淀粉酶氨基酸序列。本文從這幾個(gè)淀粉酶的氨基酸序列出發(fā)，分析它們的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，并構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)。

選擇的淀粉酶來(lái)自Lactobacillus plantarum A6胞外α-淀粉酶(AAC45780)、Lactobacillus amylovorus NRRL B-4540胞外α-淀粉酶(AAC45781)、Lactobacillus manihotivorans LMG 18010胞外α-淀粉酶(AAD45245)、Lactobacillus plantarum L137胞外淀粉普魯蘭酶ApuA(BAF93906)、Lactobacillus gasseri ATCC 33323胞內(nèi)麥芽糖淀粉酶(ZP_00047084)、Streptococcus bovis 148 胞外α-淀粉酶AmyA (BAA24177)、Streptococcus bovis 148 胞內(nèi)α-淀粉酶AmyB(BAA24178)、Streptococcus bovis JB1 胞內(nèi)α-淀粉酶AmyB(AAA97431)。系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)分析采用ClustalX 1.83與MEGA 4軟件, 算法選擇鄰近相連法(Neighbor-joining)，Bootstrap重復(fù)次數(shù)設(shè)為1000。

構(gòu)建出的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)如圖1所示。可見(jiàn)，Lactobacillus plantarum A6、Lactobacillus amylovorus NRRL B-4540、Lactobacillus manihotivorans LMG 18010三者的胞外α-淀粉酶高度相似，親緣關(guān)系極接近，處于同一個(gè)分支內(nèi)，這與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果一致[6]。Streptococcus bovis 148的胞外α-淀粉酶也與這三個(gè)淀粉酶具有一定的相似性，卻與自己的胞內(nèi)淀粉酶相距甚遠(yuǎn)，幾乎沒(méi)有親緣關(guān)系。雖然Lactobacillus plantarum A6、Lactobacillus plantarum L137均為植物乳桿菌，它們的淀粉酶序列相差較大。雖然現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的乳酸細(xì)菌淀粉酶并不多，但它們的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系差別很大，反映在酶學(xué)性質(zhì)上也具有較大的差異，如與其他乳酸細(xì)菌的淀粉酶相比，Streptococcus bovis 148的胞外α-淀粉酶對(duì)生淀粉顯示出強(qiáng)烈的吸附與降解作用；Lactobacillus plantarum L137的淀粉普魯蘭酶ApuA與其他細(xì)菌的普魯蘭酶(Thermoanaerobacter ethanolicus 39E, Clostridium thermohydrosulfuricum DSM 3783, Bacillus stearothermophilus TS-23)顯示出高度的保守性，而與其他乳酸細(xì)菌的淀粉酶并不接近。現(xiàn)在在GenBank中已經(jīng)有多個(gè)乳酸細(xì)菌的基因被預(yù)測(cè)為淀粉酶基因，不過(guò)并未有實(shí)驗(yàn)證明。相信隨著發(fā)現(xiàn)的乳酸細(xì)菌淀粉酶越來(lái)越多，應(yīng)該也會(huì)發(fā)現(xiàn)它們具有更多的差異。

圖1.乳酸細(xì)菌淀粉酶的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)樹(shù)枝上的數(shù)字表示Bootstrap驗(yàn)證中該樹(shù)枝可信度的百分比。

[1]GIRAUD E, CUNY G.Molecular characterization of the α-amylase genes of Lactobacillus plantarum A6 and Lactobacillus amylovorus reveals an unusual 3' end structure with direct tandem repeats and suggests a common evolutionary origin[J].Gene, 1997, 198: 149-157.

[2]BURGESS-CASSLER A, IMAM S.Partial purification and comparative characterization of α-amylase secreted by Lactobacillus amylovorus[J].Curr Microbiol, 1991, 23: 207-213.

[3]AGUILAR G, MORLON-GUYOT J, TREJO-AGUILAR B, et al.Purification and characterization of an extracellular αamylase produced by Lactobacillus manihotivorans LMG 18010, an amylolytic lactic acid bacterium[J].Enzyme Microb Technol, 2000, 27: 406-413.

[4]OH K W, KIM M J, KIM H Y, et al.Enzymatic characterization of a maltogenic amylase from Lactobacillus gasseri ATCC 33323 expressed in Escherichia coli[J].FEMS Microbiol lett, 2005, 252, 175-181.

[5]SATOH E, NIIMURA Y, UCHIMURA T, et al.Molecular cloning and expression of two α-amylase genes from Streptococcus bovis 148 in Escherichia coli[J].Appl Environ Microbiol, 1993, 59: 3669-3673.

[6]MORLON-GUYOT J, MUCCIOLO-ROUX F, SANOJA R R, et al.Characterization of the L.manihotivorans α-amylase gene[J].DNA Seq, 2001, 12: 27-37.

林謙，男，1977年生，生物工程博士。

Q814

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.20.096

乳桿菌；淀粉酶；系統(tǒng)發(fā)育