05非结核分非结核分枝杆菌MmpL家族同源性分析及拓扑结构预测.pdf

武第３４卷第４期汉轻工ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷｕｈａｎ２０１５年１２月大学学Ｖｏ１．３４Ｎｏ．４报Ｄｅｃ．２Ｏ１５ＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ文章编号：２０９５－７３８６（２０１５）０４－００１６－０５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５－７３８６．２０１５．０４．００５非结核分枝杆菌ＭｍｐＬ家族同源性分析及拓扑结构预测孙妍，陈高瞻，占卫红，雷航，王心倩，余晓丽（武汉轻工大学生物与制药工程学院，湖北武汉４３００２３）摘要：以非结核分枝杆菌中的胞分枝杆菌、乌分枝杆菌和耻垢分枝杆茵三个标准株为研究对象，对其ＭｍｐＬ家族蛋白的同源序列进行相似性分析和功能预测。根据ＮＣＢＩ数据库中分枝杆茵ＭｍｐＬ蛋白序列进行多重序列比对；用ＴＭＨＭＭＳｅｒｖｅｒ２．０在线软件对ＭｍｐＬ同源序列进行拓扑结构预测；用Ｉｎｔｅｒｐｒｏｓｃａｎ对ＭｍｐＬ３同源序列进行保守序列和结构域分析。同源分析结果显示：与Ｈ３７ＲｖＭｍｐＬ家族比较，胞分枝杆菌中没有发现ＭｍｐＬ２、ＭｍｐＬ６、ＭｍｐＬ７、ＭｍｐＬ８、ＭｍｐＬ９、ＭｍｐＬ１２和ＭｍｐＬ１３的同源序列；鸟分枝杆菌没有发现ＭｍｐＬ６、ＭｍｐＬ７、ＭｍｐＬ８、ＭｍｐＬ９、ＭｍｐＬ１２和ＭｍｐＬ１３的同源序列；耻垢分枝杆菌没有发现ＭｍｐＬ２、ＭｍｐＬ７、ＭｍｐＬ９、ＭｍｐＬｌＯ、ＭｍｐＬ１２和ＭｍｐＬ１３的同源序列，推测可能与菌种差异性有关；拓扑结构预测发现大部分同源序列跨膜次数与Ｈ３７Ｒｖ的对应ＭｍｐＬ蛋白保持一致，少数序列与Ｈ３７Ｒｖ的对应ＭｍｐＬ蛋白有较小偏差；保守序列分析发现：与Ｈ３７Ｒｖ比较三个标准株的Ｍｍｐｌ＿３同源序列有两个膜转运蛋白结构域（ＭＭＰＬｄｏｍａｉｎ），没有固醇敏感多肽区（ＳＳＤｄｏｍａｉｎ）说明该同源序列有膜转运功能，无ＳＳＤ介导的胆固醇自我平衡调节、物质运输以及细胞信号转导等功能。研究结果为进一步阐明非结核分枝杆菌的毒力、致病机制和疾病趋势提供基础资料。关键词：非结核分枝杆菌；ＭｍｐＬ家族蛋白；同源序列；拓扑结构中图分类号：Ｑ９３文献标识码：ＡＨｏｍｏｌｏｇｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ０ｆＭｍｐＬｐｒｏｔｅｉｎｆａｍｉｌｙｏｆＮｏｎｔｕｂｅｒｃｕｌｏｕｓＭｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｏｎＳＵＮＹａｎ，ＣＨＥＮＧａｏ— ｚｈａｎ，ＺＨＡＮＷｅｉ－ｈｏｎｇ，ＬＥＩＨａｎｇ，ＷＡＮＧＸｉｎ— ｑｉａｎ，ＹＵＸｉａｏ—ｌｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００２３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｐｒｏｖｉｄｅｅｖｉｄｅｎｃｅｆｏｒｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＭｍｐＬｐｒｏｔｅｉｎｆａｍｉｌｙｉｎＭｙｃｏｂａｃ— ｔｅｒｉｕｍ，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙａｎａｌｙｚｅｄｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓｓｅｑｕｅｎｃｅｓ，ｐｒｅｄｉｃｔｅｄｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｅｄｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅｄｏ— ｍａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｔｈｒｅｅＮｏｎｔｕｂｅｒｃｕｌｏｕｓＭｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｏｎｎａｍｅｄＭ．ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒｅ．Ｍ．ａｖｉｕｍｓｕｂｓｐ．ｐａｒａｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓＫ一１０ａｎｄＭ．ｓｍｅｇｍａｔｉｓｓｔｒ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓｓｅｑｕｅｎｃｅｓｔｈｒｅｅｏｆＮＴＭａｌｌｈａｖｅｔｈｅｒｅｇｉｏｎｏｆｄｅｌｅｔｉｏｎｓ．ＦｏｒｅｘａｍｐｌｅｔｈｅＭ．ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒｅｈａｖｅｎ’ｔＭｍｐＬ２，６，７，８，９，１２，１３，ａｖｉｕｍｓｕｂｓｐ．ｐａｒａｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓＫ一１０ｈａｖｅｎ，ｔＭｍｐＬ６，７，８，９，１２，１３，Ｍ．ｓｍｅｇｍａｔｉｓｓｔｒｈａｖｅｎ，ｔＭｍｐＬ２，７，９，１０，１２，１３．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｏｐｏｉ — ｏｇｉｃａｌｓｔｕｃｔｒｕｒｅｓｍａｎｙｏｆｔｈｅｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓｓｅｑｕｅｎｃｅｓｈａｖｅｔｈｅｓａｍｅｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄｆｅｗｏｆｔｈｅｍｈａｖｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ收稿日期：２０１５－０７－０８．修回日期：２０１５— １０— １２．作者简介：孙妍（１９９２一），女，硕士研究生，Ｅ—ｍａｉｌ：１９２８１２５７１０＠ｑｑ．ｃｏｒｎ通信作者：余晓丽（１９６３－），女，教授，Ｅ—ｍａｉｌ：ｙ）【ｌｌ２６８＠１２６．ｃｏｒｎ．基金项目：武汉轻工大学研究生创新基金项目（２０１４ｃｘ０１９）．４期孙妍，陈高瞻，占卫红，等：非结核分枝杆菌ＭｍｐＬ家族同源性分析及拓扑结构预测１７ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ，ｂｕｔａｌｌｏｆｔｈｅｍｈａｖｅｌｉｔｔｌｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅ．Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅｓｅｑｕｅｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔ：ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＨ３７ＲｖｔｈｒｅｅｓｔａｎｄａｒｄｓｔｒａｉｎｓｏｆＭｍｐＬ３ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓｓｅｑｕｅｎｃｅｓ，ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｔｗｏｍｅｍｂｒａｎｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｐｒｏｔｅｉｎｓｔｒｕｃ— ｔｕｒｅｄｏｍａｉｎ（ＭＭＰＬｄｏｍａｉｎ），ｎｏｓｔｅｒｏｌ—ｓｅｎｓｉｎｇｄｏｍａｉｎ（ＳＳＤｄｏｍａｉｎ）ｓｈｏｗｄｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｆｕｎｃｔｉｏｎ。ｔｈｅｈｏｍｏ１．ｏｇｏＵＳｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｎｏｓｅｌｆｂａｌａｎｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒｃｈｏｌｅｓｔｅｒｏｌｌｅｖｅｌｓ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｆｕｒｔｈｅｒｃｌａｒｉｆｙｔｈｅｖｉｒｕｌｅｎｃｅｏｆｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ．ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｔｒｅｎｄｏｆｄｉｓｅａｓｅｔｏｐｒｏｖｉｄｅｂａｓｉｃｄａｔａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＮｏｎｔｕｂｅｒｃｕｌｏｕｓＭｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｏｎ；ＭｍｐＬｐｒｏｔｅｉｎｆａｍｉｌｙ；ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓｓｅｑｕｅｎｃｅ；ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ预测，保守序列和结构分析等生物信息学手段，对胞１引言分枝杆菌（非结核分枝杆菌（ＮｏｎｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓＭｙｃｏｂａｃｔｅｒｉａ，ＮＴＭ）是指结核分枝杆菌复合群（ｃｏｍｐｌｅｘ）、麻风分枝杆菌（ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｓ／ｅｐｒａｅ）以外的分枝杆菌。其中部分是致病菌或条件致病菌，临床上能引起人类疾病的主要有堪萨斯分枝杆菌、鸟分枝杆菌、菌（ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒｅＡＴＣＣ１３９５０）、鸟分枝杆ａｖｉｕｍｓｕｂｓｐ．ｐａｒａｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓＫ一１０）、耻垢分枝杆菌（ｓｍｅｇｍａｔｉｓｔｒＭＣ２１５５）的ＭｍｐＬ家族蛋白进行同源序列分析及功能预测。２．２步骤２．２．１ＭｍｐＬ家族蛋白同源序列比对胞分枝杆菌、龟分枝杆菌、脓肿分枝杆菌等１０余在ＮＣＢＩ数据库中查找结核分枝杆菌（ＭＴＢ）种 … 。广泛存在于环境中，能引起人类和动物肺部Ｈ３７Ｒｖ的ＭｍｐＬ家族蛋白的氨基酸序列，在ＢＬＡＳＴ病变和肺部外其他部位患病＿２］，做为条件致病菌可搜索三个标准株的同源序列。与结核分枝杆菌混合感染。临床症状多与结核分枝２．２．２ＭｍｐＬ家族蛋白跨膜结构预测杆菌相似，在临床诊断上容易误诊，通过抗酸染色不能分辨Ｊ。且对多种抗结核药物具有耐药性。ＭｍｐＬ家族是分枝杆菌耐受一结节一分裂家族（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ—ｎｏｄｕｌａｔｉｏｎ—ｃｅｌｌｄｉｖｉｓｉｏｎｆａｍｉｌｙ，ＲＮＤ家族）超家族蛋白中特有的一类膜蛋白，是影响分枝杆菌的生存和毒力的关键因子之一，主要参与细胞内的物质运输和药物外排ｌ４。ＲＮＤ家族中固醇敏感多肽区（ＳＳＤｄｏｍａｉｎ）在胆固醇自我平衡调节、物质运输以及细胞信号转导中发挥重要的作用ＴＭＨＭＭＳｅｒｖｅｒ２．０（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｂｓ．ｄｔｕ．ｄｋ／ｓｅｒｖｉｃｅｓ／ＴＭＨＭＭ／）在线软件对ＭｍｐＬ家族蛋白进行拓扑结构预测。２．２．３ＭｍｐＬ３保守序列分析用Ｉｎｔｅｒｐｒｏｓｃａｎ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｂｉ．ａｃ．ｕｋ／ｉｎｔｅｒｐｒｏ／￥ｃａｎ．ｈｔｍ１）对ＭｍｐＬ３进行保守序列和结构域分析。３结果３．１ＭｍｐＬ家族蛋白同源序列比对用Ｊ。此外，研究发现，在基因组中，有大约２０％一同源分析结果显示：与Ｈ３７Ｒｖ的ＭｍｐＬ家族蛋３０％的基因产物被预测为膜蛋白，在药物研发过程白比较，胞分枝杆菌同源序列为ＭｍｐＬ１（Ｉｄｅｎｔ，中，膜蛋白偶联受体是绝大多数药物的作用靶点，跨６３％），ＭｍｐＩ．３（Ｉｄｅｎｔ，６８％），ＭｍｐＬ４（Ｉｄｅｎｔ，６２％、膜蛋白在生物体中担负着各种各样的重要功能：细５７％、５４％），ＭｍｐＬ５（Ｉｄｅｎｔ，７３％），ＭｍｐＬ１０（Ｉｄｅｎｔ，胞的运输，细胞膜内外信号的传递及能量转换等［８］。由于膜蛋白数量巨大而且功能多样，因此通６１％），ＭｍｐＬ１１（Ｉｄｅｎｔ，７２％）；鸟分枝杆菌同源序列过跨膜蛋白的拓扑结构能对其功能进行初步预测。ＭｍｐＬ３（Ｉｄｅｎｔ，７０％），ＭｍｐＬ４（Ｉｄｅｎｔ，６６％、６２％、笔者以非结核分枝杆菌胞分枝杆菌、鸟分枝杆６１％、６０％、５８％），ＭｍｐＬ５（Ｉｄｅｎｔ，７３％），ＭｍｐＬ１０菌和耻垢分枝杆菌标准株为研究对象，对其ＭｍｐＬ（Ｉｄｅｎｔ，５７％），ＭｍｐＬ１１（Ｉｄｅｎｔ，７６％）；耻垢分枝杆菌家族蛋白进行同源性分析、跨膜结构预测以及保守同源序列为ＭｍｐＬ１（Ｉｄｅｎｔ，５４％、４６％），ＭｍｐＬ３序列和结构域预测，为进一步阐明抗酸染色阳性非（Ｉｄｅｎｔ，６７％），ＭｍｐＬ４（Ｉｄｅｎｔ，６６％、６３％、５６％、结核分枝杆菌的毒力、致病机制和疾病研究提供理５５％），ＭｍｐＬ５（Ｉｄｅｎｔ，６９％、６４％），ＭｍｐＬ６（Ｉｄｅｎｔ，论依据。５１％），ＭｍｐＬ８（Ｉｄｅｎｔ，５６％、５１％），ＭｍｐＬ１ｌ（Ｉｄｅｎｔ，２方法和步骤２．１方法运用生物信息学方法，通过序列对比，跨膜结构为ＭｍｐＬ１（Ｉｄｅｎｔ，５３％），ＭｍｐＬ２（Ｉｄｅｎｔ，６１％），６９％）。此外，同源比对还发现在胞分枝杆菌中没有发现ＭｍｐＬ２、ＭｍｐＬ６、ＭｍｐＬ７、ＭｍｐＬ８、ＭｍｐＬ９、ＭｍｐＬ１２和ＭｍｐＬ１３的同源序列；鸟分枝杆菌没有发现ＭｍｐＬ６、ＭｍｐＬ７、ＭｍｐＬ８、ＭｍｐＬ９、ＭｍｐＬ１２和２０武汉轻工大学学报２０１５年（上接第３页）［４］王卫锋，胡东灵，王成，等．ＫＭｎＯ４在柑橘保鲜包装中的应用研究［Ｊ］．食品工业，２０１２，１２（３３）：５４－５５．［５］解淑慧，邵兴锋，王鸿飞，等．纳米保鲜包装对柑橘果实贮藏品质的影响［Ｊ］．食品工业科技，２０１４，叭（３５）：３２６— ３２９．（１）：２３６—２３７，２４０．李亚娜，刘琛，等．含钙离子壳聚糖［１０］贺庆辉，涂膜对鲜切莴苣的保鲜性研究［Ｊ］．中国酿造，２０１５，３４（６）：１１４一ｌ１７ｕＰ，ＹｕＬ，ｅｔａ１．Ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ［１１］ＢｉｅＰ，Ｌｉａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌｆｉｌｍｓｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｐｏｌｙ（１ａｃｔｉｃ［６］田春莲，陈阳波．壳聚糖对柑橘青、绿霉病病ａｃｉｄ）／ｓｔａｒｃｈ／ｃｈｉｔｏｓａｎｂｌｅｎｄｅｄｍａｔｉｘ［Ｊ］．ｒ原茵的抑茵效果研究［Ｊ］食品科学，２００８，２９ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＰｏｌｙｍｅｒ，２０１３，９８（１）：９５９— （１２）：ｌｌ０－１１２．９６６．［７］彭茹，张璐，曾凯芳，等．膜醭毕赤酵母与壳聚［１２］ＤｕｔｔａＰＫ，ＴｒｉｐａｔｈｉＳ，ＭｅｈｒｏｔｒａＧＫ，ｅｔａ１．糖复合处理对柑橘果实防御酶及防御物质的Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｆｏｒｃｈｉｔｏｓａｎｂａｓｅｄａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ影响［Ｊ］．食品科学，２０１４，１０（３５）：２１２－２１７．ｆｉｌｍｓｉｎｆｏｏｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＦｏｏｄＣｈｅｍｉｓ — ［８］李亚娜．壳聚糖／纳米ＺｎＯ涂膜对圣女果的保鲜性研究［Ｊ］．食品与发酵工业，２０１３，３９（２）：２３３－２３６．［９］陈玉锋，庄志萍．紫外分光光度法测定橙汁中维生素Ｃ的含量［Ｊ］．安徽农业科学２０１１，３９ｔｒｙ，２００９，ｌｌ４（４）：ｌ１７３一ｌ１８２．［１３］ＥｌｓａｂｅｅＭＺ，ＡｂｄｏｕＥＳ．Ｃｈｉｔｏｓａｎｂａｓｅｄｅｄｉ— ｂｌｅｆｉｌｍｓａｎｄｃｏａｔｉｎｇｓ：ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｍａｔｔｅｒｉ — ａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｉｎｇ，２０１３，３３（４）：ｒ】８】９一】８４１．