煙草多酚氧化酶生物信息學分析

張永芬 王平

摘要：為對煙草多酚氧化酶進行生物信息學分析，利用ProtScale、PhyML和Meme工具讀取煙草多酚氧化酶，進行疏水性、進化樹和保守基序分析。結果表明，煙草多酚氧化酶各成員均為親水性氨基酸;多酚氧化酶成員的進化樹被劃分為三類，其中煙草和番茄聚為一類，第二類中的成員最多;NtPPOI、NtPP02和NtPP03均含有相同的保守基序，NtPPOI和NtPP02分布位置較為相似，而NtPP03與其存在一定的差異。

關鍵詞：煙草;多酚氧化酶;生物信息

中圖分類號：TS41+3

文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（ 2020） 08-0161-03

D01：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.08.037

煙葉在烘烤過程中，若不能判斷煙葉的身份特性，對其進行烘烤，易出現烤壞煙，其中一項為烤后姻葉掛灰[1]，煙葉變褐的較大一部分原因與多酚氧化酶有關。在煙葉組織正常的情況下，多酚氧化酶與底物酚類物質處于不同的區域，當受到外界環境的過度脅迫或機械損傷時，造成兩者相互結合，進而發生褐變反應[2.3]。目前，從生物信息學的角度分析，多酚氧化酶的植物包括蘋果、葡萄、馬鈴薯等[4-6]，而對煙草多酚氧化酶的生物信息學研究相對較少，為此，本研究對煙草多酚氧化酶進行生物信息學分析，為以后煙草多酚氧化酶的研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 煙草多酚氧化酶成員的獲取

于NCBI（美國國家生物技術信息中心，主要為儲存生物信息的數據庫）[7]中獲取煙草多酚氧化酶的成員，其登錄號為CAA73103、NP_001312700和ABE96885，并分別命名為NtPP01、NtPP02和NtP-P03[8.9]。

1.2方法

利用ProtSc ale、PhyML和Meme工具[10-12]對煙草多酚氧化酶進行疏水性、進化樹和保守基序分析。

2 結果與分析

2.1 煙草多酚氧化酶的疏水性

對煙草多酚氧化酶的疏水性進行分析，NtPP01、NtPP02和NtPP03的疏水性結果分別見圖la、圖lb和圖lc。圖la顯示，NtPPOI以第74位亮氨酸的疏水性最強，其值為1.878，其次為第73位甘氨酸（1.633），第305位亮氨酸（1.544）等共有177個疏水氨基酸;第484位天冬氨酸（-3.544）、第482位谷氨酸（-3.344）、第483位的賴氨酸（-3.233）等共含有415個親水性氨基酸，整體疏水性分值為-0.531，說明NtPPOI屬于親水性蛋白質。圖lb顯示，NtPP02的前三位疏水性氨基酸的類型和分值相同，但位置有所不同，分別為第72位、第71位和第302位，NtPP02序列的疏水氨基酸共有169個;NtPP02序列的親水氨基酸數為421個，其前三位親水性氨基酸的類型和分值均相同，分別位于第482位、第480位和第481位，整體疏水性分值是-0.557，說明NtP-P02為親水性蛋白質。圖lc顯示，NtPP03以第215位亮氨酸的疏水性最強，其值為1.544，其次為第180位（天冬氨酸）、第181位（亮氨酸）和第182位（甘氨酸），其值均為1.489，共含有142個疏水氨基酸;NtPP03的親水氨基酸數是360個，其前三位親水性氨基酸的類型和分值均與NtPP01相同，但所在位置為NtPP01相應的氨基酸向后移動90位，整體疏水性分值是-0.562，說明NtPP03為親水性蛋白質。

2.2煙草多酚氧化酶的進化樹分析

煙草多酚氧化酶成員與番茄成員（NP_001318057、NP_001334885和XP 004232833），陸地棉成員（NP_001313838、NP_001313720和NP001314153），丹參成員（AEE61322、AFH00996、AFH00998、ADF59058和ADF59059）進行序列比對，獲得各成員之間的進化樹，結果如圖2所示。根據多酚氧化酶的相似性，多酚氧化酶的進化樹自上而下被劃分為3個類別，煙草多酚氧化酶全體成員和部分番茄多酚氧化酶為第一類，陸地棉多酚氧全體成員、部分番茄多酚氧化酶和部分丹參多酚氧化酶為第二類，部分丹參多酚氧化酶為第三類，其中第二類中的成員數最多，共6個成員。煙草多酚氧化酶成員分布較為集中，與番茄多酚氧化酶聚類結果值較為穩定（大于90）。

2.3煙草多酚氧化酶的保守基序

對煙草多酚氧化酶保守基序的分析結果見圖3。為檢測煙草多酚氧化酶各成員保守基序的準確性，設置檢測數量為6個，根據獲取的保守基序覆蓋度和相似度對各個保守命名，分別為Motif-I、Mo-tif-2、Motif-3、Motif-4、Motif-5、Motif-6，其中各成員序列的氨基酸如表1所示。根據各保守基序的分布，推測Motif-4、Motif-2、Motif-I和Motif-3可能屬于煙草多酚氧化酶的酪氨酸酶銅結合域的特定結構域（ Tyrosinase），Motif-5可能屬于煙草多酚氧化酶的中心域的特定結構域（PP01_DWL），Motif-6可能屬于煙草多酚氧化酶的C-末端的特定結構域（PPOI_KFDV）。

3小結與討論

通過對煙草多酚氧化酶的疏水性進行分析，結果表明其成員均為親水性蛋白質。本研究結果與楊昭[13]相同。煙草多酚氧化酶的這一特點有利于促進煙草多酚氧化酶蛋白質空間結構的致密性;煙草多酚氧化酶在進化樹中與番茄聚為一類，表明該蛋白酶進化程度較為保守[14]，而煙草與番茄聚為一類的主要原因可能為兩者屬于同一個科，即茄科，研究結果與趙東等[15]較為一致;煙草多酚氧化酶各成員具有相同的保守基序，且排列順序相同，說明其功能可能相同，研究結果與王弋等[16]較為一致。

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作者簡介：張永芬（1977-），女，云南陸良人，助理農藝師，主要從事煙葉生產研究工作，（電話）13598087187（電子信箱）3619215306@qq.com。