雙歧桿菌BB12菌株Sec分泌途徑及底物蛋白分析

岳旭升 暮雪 張百惠

摘要 [目的]采用生物信息學方法分析雙歧桿菌BB12菌株的Sec途徑分泌系統(tǒng)及預測底物蛋白。[方法]以雙歧桿菌BB12菌株基因組注釋的蛋白氨基酸序列為研究對象，在NCBI中以Fasta形式下載，采用一系列生物信息學軟件分析該基因組中Sec分泌途徑及底物蛋白行使的功能，同時采用COG功能數(shù)據(jù)庫對這些蛋白進行功能注釋和聚類分析。[結(jié)果]通過分析發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌BB12菌株Sec分泌途徑相關的蛋白基因共有9個，其中5個是Sec分泌途徑構(gòu)建蛋白基因，2個信號肽酶識別基因，1個脂蛋白信號肽識別基因和1個信號肽識別蛋白編碼基因。Sec底物蛋白分析發(fā)現(xiàn)該菌共含1 583個蛋白，經(jīng)過Sec分泌途徑到細胞外的蛋白有57個，35個具有COG功能，占61%，其中被Spase I型信號肽酶識別的有37個，被Spase Ⅱ 型信號肽酶識別的有20個。[結(jié)論]COG功能注釋顯示一些蛋白沒有功能，有功能的蛋白主要與氨基酸運輸和代謝、碳水化合物的運輸和代謝、功能細胞壁/膜和無機離子運輸和代謝功能有關。

關鍵詞 雙歧桿菌BB12;基因組;分泌蛋白;功能分析

中圖分類號 TS201文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）19-0175-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.19.051

Abstract [Objective]To study the Sec pathway secretion system of Bifidobacterium BB12 by bioinformatics and predict substrate protein.[Method]The protein amino acid sequence of the Bifidobacterium BB12 strain genome was used as the research object.A series of bioinformatics software was used to analyze the Sec secretion pathway and substrate protein function in this genome，and functional annotation and cluster analysis of these proteins were performed using COG function database.[Result]It was found that there were 9 protein genes related to the Sec secretion pathway of Bifidobacterium BB12 strain，which included 5 Sec secretion pathway constructs protein gene，2 signal peptidase gene，1 Lipoprotein signal peptide recognition gene and 1 signal peptide recognition protein gene.Results of substrate proteins of Sec pathway showed there were 1 583 proteins，57 proteins that passed through the Sec secretion pathway to the extracellular space，35 of which had COG function，accounting for 61%，of which 37 were identified by Spase type Ⅰ signal peptidase and 20 by Spase type Ⅱ signal peptidase.[Conclusion]The COG function annotation shows that some proteins have no function.The functional proteins are mainly related to amino acid transport and metabolism，carbohydrate transport and metabolism，functional cell wall/membrane and inorganic ion transport and metabolism functions.

Key words Bifidobacterium BB12;Genome;Secreted protein;Functional analysis

雙歧桿菌（Bifidobacterium）代表益生菌的一大類，是一種能代謝產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)并具有一系列特殊保健功能的人體腸道內(nèi)優(yōu)勢益生菌。雙歧桿菌常以益生菌的形式添加到多種食品及保健品中以發(fā)揮其益生功能，通過飲食到達人體腸道后，由于其表面有相關的黏附定殖蛋白，可以提高菌體在腸道內(nèi)的時間，使菌體發(fā)揮功能的時間增長，從而起到改善腸道菌群變化、解決便秘等作用，宿主的疾病和健康都與它息息相關[1]。雙歧桿菌外表面分泌蛋白在菌體本身與宿主細胞黏附定殖和對宿主產(chǎn)生的影響方面起著非常重要的作用[2-3]。分泌系統(tǒng)是細菌發(fā)揮致病作用的一個關鍵途徑，細菌通過不同的分泌系統(tǒng)向細胞外分泌不同的蛋白來維持細胞結(jié)構(gòu)和生理功能，分泌蛋白是在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列化學反應合成后，在相關酶的作用下跨過細胞膜分泌到細胞外發(fā)揮相應功能的蛋白質(zhì)。細菌Sec分泌途徑是蛋白分泌到細胞外最常見的分泌方式，是由多種蛋白組成的轉(zhuǎn)運酶復合體，主要轉(zhuǎn)運折疊之前的蛋白，具有邊轉(zhuǎn)運邊折疊的特點，轉(zhuǎn)運到胞外的蛋白一部分附著在細胞壁上，一部分到組織細胞中發(fā)揮功能。Sec分泌途徑含有的構(gòu)建蛋白有SecY、SecE、SecG、SecD、SecF、YajC、YidC、SecA、SecB、SecM、Ffh、Ffs、FtsY等[4]，分別被Spase I型和Spase Ⅱ 型信號肽識別，雙精氨酸分泌途徑主要轉(zhuǎn)運已經(jīng)折疊的蛋白，該課題研究的菌株沒有該轉(zhuǎn)運途徑。

細胞壁/膜的生物合成和無機離子的轉(zhuǎn)運和代謝途徑。分析結(jié)果表明，分泌蛋白發(fā)揮的功能與微生物的生物特性、吸收營養(yǎng)物質(zhì)、適應環(huán)境能力和穩(wěn)定性方面有著重要的關系，該研究為益生菌在食品特別是乳制品方面的應用提供了數(shù)據(jù)資源。

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