嗜酸乳桿菌NCFM雙精氨酸分泌信號肽蛋白的預測分析

朱德全 王茗悅 姚嘉 張躍華 韓誠武 盧偉 欒積毅 劉向東

摘要[目的] 對嗜酸乳桿菌NCFM中Tat途徑分泌信號肽蛋白進行預測分析。[方法] 以嗜酸乳桿菌NCFM基因組序列為對象，采用SignalP4.0、LipoP1.0、TatP 軟件分析該菌株基因組中的雙精氨酸途徑分泌信號肽蛋白。[結果] 嗜酸乳桿菌NCFM中有酶切位點也有motif的Tat途徑信號肽蛋白94個。[結論] 對嗜酸乳桿菌NCFM中Tat途徑分泌信號肽蛋白的預測分析，為進一步分析該菌胞外蛋白的分泌機制打下基礎。

關鍵詞嗜酸乳桿菌NCFM；基因組；信號肽蛋白；Tat分泌途徑

中圖分類號S188文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）14-0129-03

Abstract[Objective] To predict their signal peptide proteins secreted by Tat pathway in Lactobacillus acidophilus NCFM.[Method] The genome sequences of L.acidophilus NCFM were used to predict to secretory proteins of Tat pathway and functional analysis by using SignalP4.0，LipoP1.0，TatP.[Result] There were 94 proteins containing cleavage site of enzyme and motif of Tat pathway in L.acidophilus NCFM.[Conclusion] These results lay the foundation for analyzing the secretion mechanism of extracellular protein in L.acidophilus NCFM.

Key wordsLactobacillus acidophilus NCFM；Genome；Signal peptide proteins；Tat secretion pathway

嗜酸乳桿菌NCFM（Lactobacillus acidophilus NCFM）是一株分離自人體腸道的重要商業化益生菌株，經常以益生菌的形式應用在嬰兒配方乳粉、酸奶和液態乳制品中。2005年Altermann 等[1]對該菌株進行了全基因組測序，該菌株基因組全長為1.99 Mb，G+C含量為34.7%，1 927個基因，1 832個編碼蛋白。

細菌的分泌蛋白在介導菌體與宿主細胞黏附定殖、與外界環境相互作用方面扮演重要的作用[2-3]。細菌蛋白質在細胞內合成后，通過不同的途徑跨膜分泌到細胞外。Sec 途徑是細菌蛋白分泌跨膜轉運的主要途徑，而雙精氨酸轉運（twinarginine translocation，Tat） 途徑是另外一個蛋白分泌跨膜轉運系統，該系統的特征是在分泌蛋白的信號肽中含有一個高度保守的雙精氨酸基序。Tat途徑的優點是它只分泌已正確折疊的蛋白，從而保證了分泌產物在結構上的正確性[4]。但目前在NCFM中還未見大規模地分析鑒定這類分泌蛋白。筆者以嗜酸乳桿菌NCFM全基因組序列為研究對象，用SignalP4.0、LipoP1.0、TatP 軟件分析該基因組中Tat途徑信號肽蛋白和分泌信號肽的特征，為進一步分析該菌胞外蛋白的分泌機制奠定基礎。

1材料與方法

1.1材料美國國立生物技術信息中心（NCBI）GenBank公布的嗜酸乳桿菌NCFM基因組序列的編碼蛋白質，GenBank 的登錄號是NC_006814.3。

1.2方法采用SignalP 4.0（http：//www.cbs.dtu.dk/services/SignalP） 和LipoP1.0（http：//www.cbs.dtu.dk/services/LipoP/）軟件分析該菌株的Sec途徑分泌蛋白[5]。利用TatP軟件（http：//www.cbs.dtu.dk/services/TatP）預測Tat途徑的分泌蛋白。TatP軟件預測為陽性，而SignalP 4.0和LipoP1.0預測為陰性的蛋白，才被歸類為Tat途徑的分泌信號肽蛋白。

2結果與分析

該研究先后使用3種軟件對嗜酸乳桿菌NCFM基因組中的1 832個蛋白進行Tat信號肽蛋白的預測分析，有酶切位點也有motif的Tat信號肽蛋白94個（表1）。

3討論與結論

分泌蛋白是微生物吸收營養物質、適應外界環境和細菌與宿主相互作用的物質基礎。盡管Sec途徑是細菌中蛋白分泌跨膜轉運的主要途徑，但是Tat途徑只轉運折疊正確的蛋白質，產物更加穩定，具有較強的現實意義。目前一些具有工業價值的重組蛋白已通過Tat途徑實現有效的分泌表達[6]。

芽孢桿菌是較早完成分泌蛋白預測的菌株，發現總共301個分泌蛋白，占基因組總數的7.3%。芽孢桿菌的分泌蛋白類型和數量都比較多，可能與適應土壤微生物環境有關[7]。研究發現嗜酸乳桿菌NCFM基因組Tat途徑的既有酶切位點又有motif信號肽蛋白94個。對嗜酸乳桿菌NCFM基因組Tat途徑分泌蛋白的預測和功能分析有助于了解該菌株適應外界環境的分子機制，也為該菌株目標蛋白的高效表達提供新的途徑。

參考文獻

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