通过生物信息学技术预测铜绿假单胞菌噬菌体内溶素的作用机制(2)

端，而中间的部分为无规则卷曲区 ( 0~10 a )与已知链霉 9 3 a,菌几丁质酶的氨基酸序列三级结构不同的是，噬菌体 F 8内溶素分别在氨基酸序列的两端缺少了部分 O螺旋结构， r .而连接链由于噬菌体内溶素之间相似性较低，了避免在分析中发为生遗漏，本研究对所有噬菌体基因组序列重新进行开放阅读框预测，然后将得到的各开放阅读框逐个进行同源比较，果在结 2 0种噬菌体基因组中共新发现 8种的内溶素基因， 8种内溶这素基因分别位于 6种噬菌体基因组内， 6种噬菌体分别为噬这菌体 F F O M P l、 a 1和 S 1M。其中噬菌体 F 8、 I、 6、A 1 PP D一 8及噬菌体 S 1M分别含有 2种内溶素基因( 2。 D一表 )霉菌几丁质两部分 O酶螺旋区的中间区除含有无规则卷曲结 r .构外，有较短的 O酶螺旋和较短的 B折叠结构。同样，还 r .噬菌体 Pl a 1内溶素三级结构的仅螺旋区主要位于氨基酸序列的 N一端和 c端，一而中间的部分为无规则卷曲区，该结构与已知的噬菌体 P2溶菌酶三级结构模型相似。 2

24 .

穴蛋白分析目前，已命名的铜绿假单胞菌噬菌体穴蛋白有 3种，分别来

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第9期

孙卫忠， .等通过生物信息学技术预测铜绿假单胞菌噬菌体内溶素的作用机制

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和 p iT登录号：A 3 26 A T 58、A 192。对 2 hC X( B A 63、A 48 6A Q 34 ) O种

变异较大，很难用传统的检索方法发现和鉴定。比如在所分析的 2铜绿假单胞菌噬菌体内溶素中，了 0种除部分内溶素外，多数内溶素相互之间在核苷酸水平大和氨基酸水平相似性较低或者完全没有相似性。 3 3噬茵体穴蛋白分析 .大多数噬菌体的内溶素没有信号肽，因此在合成

铜绿假单胞菌噬菌体预测的基因重新分析，得到 2种穴蛋白基因。其中，噬菌体 F O穴蛋白( I基因位点 3 4 3 2 6b ) 69 4~ 7 7 p与已知的铜绿假单胞菌穴蛋白基因同源。通过对其编码的氨基

酸序列跨膜区结构分析结果显示，该基因编码的蛋白含有 2个跨膜结构区，跨膜区中间含有一段较短的连接序列。根据对噬菌体 M6预测的 O F编码氨基酸序列同源比较， R并未发现穴蛋白同源基因。但通过跨膜区结构预测，噬菌体 M6内溶素基在因的上游发现一基因 (因位点 1 8基 287~1 1 p。该基因 329 b )与噬菌体 M6内溶素基因部分编码序列重叠，管与已知的穴尽蛋白基因序列相似性低，该基因在基因组中的位置、码的但编

后不能够穿透宿主细胞膜，内溶素穿过通常需要噬菌体编码的一种穴蛋白 ( oi) H l。穴蛋白是一种膜蛋白， n可以在特定时期程序化破坏宿主细胞膜结构，而介从导内溶素进入到细胞周间质，而裂解细菌细胞壁后进释放子代噬菌体¨。通过生物信息学分析发现在 2 0种噬菌体中，只有 5种噬菌体含有编码穴蛋白的基因。

氨基酸序列大小以及跨膜结构等方面均与已知的穴蛋白相似。 在其他 4种噬菌体中没有发现穴蛋白基因同源序列，但在远离内溶素基因上下游的基因组序列中均发现类似的跨膜结构。 并且，所有的铜绿假单胞菌噬菌体穴蛋白基因与内溶素基因在基因组上有几个到几十个碱基的重叠现象。

这 5种噬菌体穴蛋白有一般噬

菌体穴蛋白的基本特征：编码穴蛋白的基因位于内溶素基因的上游；穴蛋白通常含有至少 2个疏水区和一段较短的连接序列，蛋白质多肽链氨基酸残基个数在 7—11 1 1。此外，研究本分析发现，这些穴蛋白基因在噬菌体基因组内与内溶素基因均有多个碱基的重叠现象 (e e vr p。基因重 gnsoel ) a叠现象在噬菌体基因组中比较常见，重叠基因不仅使噬

3讨论

3 1铜绿假单胞茵噬茵体内溶素基因进化分析 .

关于噬菌体内溶素的分类、白结构及作用机制蛋已有很多研究]。根据我们的分析， 3种噬菌体有 (菌体 F、1噬 8 F0及 p iL内溶素与已知的铜绿假单 hE )胞菌 N乙酰氨基葡萄糖苷酶在三级结构及保守区序一列之间有很高的相似性。铜绿假单胞菌 N乙酰氨一基葡萄糖苷酶是细菌自溶素 ( uo s )族的一员， A tyi家 l n 与细菌的繁殖、细胞壁的反转、膜的生成及分割、隔鞭毛的生成、胞壁的合成等多种细菌生理现象有细关¨]“。而噬菌体是细菌的一种病毒，噬菌体与其宿

菌体能经济有效的利用 D A遗传信息量，约碱基， N节而且更便于对基因表达起调控作用¨。穴蛋白之所以能够程序化的破坏宿主细胞膜结构，精确的控制噬菌体的释放，可能与这种基因重叠现象有关。推测

到目前为止，内溶素研究多以革兰阳性细菌噬菌体为主。而对铜绿假单胞菌噬菌体内溶素研究尚处于起步阶段。其原因不仅在于铜绿假单胞菌细菌被一层外膜包被，界物质难以进入，外另外一个原因是对铜绿假单胞菌噬菌体内溶素的基因组成、白结构等特点蛋

主菌相互作用的结果不可避免的产生遗传物质的转移与重组。最终的结果是在噬菌体基因组内，多或少或的保留宿主菌的一些遗传信息¨’。因而，绿假单胞 ”铜菌噬菌体内溶素与宿主菌某些自溶素酶类高度相似，这个现象揭示了某些铜绿假单胞菌噬菌体内溶素与噬菌体宿主的自溶素在进化上可能存在着同源关系。

还不十分清楚。目前，研究分析得到的内溶素基因本已经逐步被实验证实，且部分内溶素具有抑菌活性。并 这些分析

结果将为铜绿假单胞菌噬菌体内溶素及其他细菌噬菌体内溶素的研究提供信息数据，且在对利并用内溶素抗感染研究方面提供了可靠的依据。参考文献：[] Y ugR,BaiU 1 o n l .Hon:fr n ucini b c r paels s l s om adfn t n ati hg yi i o eo s[] E SMirbo R v 9 5 7 1 ) 9—25 J .F M co i e,19,1 (—2:1 1 0 . l[ Wa gI S t D L on .Hon:h rti cok f at i 2] n N, mi ,Y u gR h l s tepoe l s bce - i n c o r oh eif t n[] n uR vMi oil 2 0 5 79— 2 . pa n ci sJ .A n e c bo, 00, 4: 9 8 5 g e o r[] B rswk,We e—a rw k 3 oyo siJ br bo sa B,G r iA B c r paee dl D os . at i h n o k eo g— yis sanvl l so niatr l et[] x il d( a— s oe ca f t ce a a ns J .E pBo Me M y na s a b i g w o ) 20 2 14) 36—37 od, 06, 3 (: 6 7.

当然，并非所有的噬菌体内溶素基因与其正在侵染的宿主菌基因组之间一定存在着相关性。在分析的 2 0种铜绿假单胞菌噬菌体内溶素中，部分基因外，除 这些内溶素之间在氨基酸或者核苷酸水平上没有同源性，或者同源性极低。这也说明了噬菌体内溶素在进化上存在着多源性。 3 2几种噬茵体基因组中未发现内溶素的原因分析 .在对 2 0种铜绿假单胞菌噬菌体基因组所分析的结果中，只有 1噬菌体基因组编码内溶素，然有 4种仍 6种噬菌体未发现内溶素基因或内溶素同源基因。噬菌体在感染宿主及感染后的释放过程中必然要通过宿主细胞壁肽聚糖层。因此，菌体必然借助于能够破噬坏宿主细胞壁肽聚糖结构的物质才能够完成侵染周期。而在上述 6种噬菌体基因组中没有发现内溶素， 可能原因是由于噬菌体内溶素本身具有多样性，列序

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