禾谷炭疽菌中内吞相关蛋白找寻及特征解析

植物病原丝状真菌内吞过程与菌丝细胞的生长、分化以及发育等关系密切。禾谷炭疽菌是一种半活体营养型植物病原丝状真菌,可以侵染玉米、小麦、高粱等禾本科植物而引起炭疽病,前人对其分泌蛋白在致病性过程中作用的研究较多,但对致病性过程中内吞相关蛋白的研究尚未见报道。构巢曲霉中具有DPFxD基序的蛋白发挥着受体介导的内吞信号作用,有助于实现真菌的内吞过程。基于构巢曲霉DPFxD蛋白序列,通过Blastp比对分析和关键词搜索,明确禾谷炭疽菌中存在48个DPFxD蛋白序列,并利用生物信息学分析工具对上述蛋白进行了亚细胞定位、信号肽、二级结构等特征解析,以及对DPFxD蛋白和同源蛋白开展遗传关系分析,明确其与炭疽菌属中C. incanum、C.sublineola、C. tofieldiae具有较高的同源性。研究成果为进一步探究DPFxD蛋白功能奠定理论基础,也为其他炭疽菌内吞作用蛋白研究提供重要的理论指导。     

禾谷炭疽菌中候选G蛋白偶联受体蛋白的找寻

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR)是生物中一类具有典型七跨膜结构域的重要细胞表面受体,对细胞信号转导过程具有重要作用。禾谷炭疽菌严重危害着玉米、高粱等禾本科植物的产业发展,然而,对于该菌中GPCR蛋白数量及功能尚未有系统性报道。基于典型GPCR蛋白序列所具有的七跨膜保守结构域特征,通过TMHMM、Philius和TOPCONS 3种常用软件进行在线分析,明确全部蛋白的预测功能与蛋白数量、跨膜结构域数量与蛋白数量、氨基酸序列长度与蛋白数量之间的关系。结果表明,禾谷炭疽菌中含有243个具有七跨膜结构域蛋白(涉及含有7个跨膜结构域但不含有信号肽序列蛋白或者含有信号肽序列的具有8个跨膜结构域的蛋白),进一步通过SMART保守结构域分析,可知该菌中存在220个候选GPCR蛋白。该研究为进一步开展禾谷炭疽菌候选GPCR蛋白的理化性质解析提供了重要的数据支撑,也为进一步明确GPCR蛋白及其功能的研究奠定重要的理论基础。     

胶孢炭疽菌RGS蛋白生物信息学分析

胶孢炭疽菌侵染众多植物引起的炭疽病,给各国农林业生产造成了巨大经济损失.RGS作为植物病原菌G蛋白信号转导过程中的重要调节因子,在众多生理生化过程中发挥着重要作用.本研究基于前期研究所获得的胶孢炭疽菌中所含有的12个RGS,通过保守结构域、理化性质、疏水性、细胞信号肽、跨膜区结构、亚细胞定位以及二级结构等生物信息学分析,明确上述RGS在保守结构域、理化性质、疏水性、信号肽、跨膜区域、二级结构等方面均具有较大的一致性特点;此外,通过对上述RGS进行遗传关系比较分析,发现不同菌株中的RGS彼此之间具有较近的亲缘关系.该研究为深入开展胶孢炭疽菌RGS功能研究打下坚实的理论基础.     

禾谷炭疽菌中候选G蛋白偶联受体蛋白理化性质及遗传关系分析

GPCR是G蛋白偶联受体的简称,作为一类具有七跨膜螺旋结构的重要细胞表面受体,对生物中细胞信号转导过程发挥着重要作用。然而,对于禾谷炭疽菌候选GPCR蛋白的理化性质及遗传关系尚不清楚,制约着对该菌致病机制的研究。本研究基于对禾谷炭疽菌中220个候选GPCR蛋白序列,利用SignalP 5.1、ProtParam和ProtScal等在线预测程序对上述蛋白中的信号肽、理化性质、疏水性进行明确,结果表明,禾谷炭疽菌中仅有7个含有信号肽的候选GPCR蛋白,理论等电点主要集中在大于6.01,多属于中性或碱性蛋白,均为疏水性蛋白,同时利用MEGA软件对上述蛋白的遗传关系进行解析,明确候选GPCR蛋白主要分为A、B、C三类,上述类别与其保守结构域有着密切关系。该研究为进一步开展禾谷炭疽菌GPCR蛋白功能解析提供了重要的理论支撑,也为其他炭疽菌中GPCR蛋白功能研究提供了重要的理论基础。     

禾谷炭疽菌磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C生物信息学分析

磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C(PI-PLC)作为植物病原菌G蛋白信号转导过程中的重要调节因子,在对植物侵染、定殖、扩展等致病过程中发挥着重要作用。禾谷炭疽菌侵染玉米、小麦等农作物引起炭疽病,给各国农业生产造成了巨大经济损失。基于酿酒酵母典型PI-PLC序列,利用Blastp以及关键词对禾谷炭疽菌蛋白质数据库进行比对、搜索,以及通过SMART保守结构域分析,明确该菌存在7个典型的PI-PLC;同时,通过对上述氨基酸序列进行细胞信号肽、跨膜结构域以及二级结构等生物信息学分析,明确上述PI-PLC在蛋白质二级结构组成、信号肽等方面均具有一定差异,除Cg PLC1具有信号肽外,其他均不含有;7个PI-PLC中4个定位在细胞质中,其他则定位在细胞核、高尔基体上。此外,通过对禾谷炭疽菌中的7个PI-PLC与其他物种中的30个同源序列进行遗传关系比较分析,发现禾谷炭疽菌中的PI-PLC与C.higginsianum、C.fioriniae等炭疽菌属中的病菌具有较高的同源序列,较近的亲缘关系。该研究为深入开展禾谷炭疽菌PI-PLC定位、功能研究打下坚实的理论基础,同时,也为进一步开展其他炭疽菌的研究提供重要的理论指导。     

禾谷炭疽菌14-3-3蛋白生物信息学分析

禾谷炭疽菌侵染玉米、小麦等粮食作物而引起的炭疽病,给各国农业生产造成了巨大经济损失.14-3-3蛋白普遍存在于真核生物,参与植物众多生理生化过程.本研究基于酿酒酵母中2个典型14-3-3蛋白序列,利用Blastp以及关键词对炭疽菌属蛋白质数据库进行比对、搜索,以及通过SMART保守结构域分析,明确该菌存在2个典型的14-3-3蛋白;同时,通过对上述蛋白进行二级结构、疏水性、信号肽,跨膜结构域以及亚细胞定位等生物信息学分析.该研究为深入开展禾谷炭疽菌14-3-3蛋白功能研究打下坚实的理论基础.     

希金斯炭疽菌GPCR蛋白生物信息学分析

希金斯炭疽菌可以侵染诸多十字花科植物引起炭疽病,给各国农业生产造成了巨大经济损失.GPCR作为生物体内G蛋白信号转导途径中的重要感知蛋白,在信号传递过程中发挥着重要作用.本研究基于酿酒酵母中已经报道的3个典型GPCR序列,利用Blastp以及关键词对炭疽菌蛋白质数据库进行比对、搜索,以及通过TMHMM、HMMTOP跨膜结构域分析,明确该菌存在4个典型的GPCR;同时,通过对上述氨基酸序列进行细胞信号肽、亚细胞定位以及二级结构等生物信息学分析,明确上述GPCR均具有较高比例的α螺旋结构以及均不含有明显的信号肽序列;在定位方面,4个GPCR均定位在质膜上.此外,通过对希金斯炭疽菌中的4个GPCR与其他物种中的23个同源序列进行遗传关系比较分析,发现该菌中的GPCR与C.graminicola、C.fioriniae等炭疽菌属中的病菌具有较高的同源序列以及较近的亲缘关系.该研究为深入开展希金斯炭疽菌GPCR功能研究打下坚实的理论基础,同时,也为进一步开展其他炭疽菌的研究提供重要的理论指导.     

禾谷炭疽菌中剪接因子SR蛋白的生物信息学分析及基因克隆

Serine/arginine-rich(SR)蛋白参与前体mRNA剪接及mRNA代谢等多种生理生化活动。以裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中两个典型SR蛋白序列为基础,利用Blastp和关键词对禾谷炭疽菌蛋白质数据库进行比对分析,明确该菌中具有2个SR蛋白CgSrp1和CgSrp2;通过SMART保守结构域分析,明确CgSrp1和CgSrp2蛋白的N端都含有RNA识别结构域,C端含有丝氨酸/精氨酸二肽序列;利用NCBI中BLASTp程序与其他物种进行相似性分析,构建系统进化树,并通过氨基酸序列比对发现SR蛋白在植物和真菌之间的差异性;同时,通过对CgSrp1和CgSrp2蛋白的理化性质、疏水性、亚细胞定位及二、三级结构等进行生物信息学分析,明确CgSrp1和CgSrp2都是亲水性蛋白质,二者均定位于细胞核,含有α螺旋、β折叠和无规则卷曲三种结构;以野生型禾谷炭疽菌CgM2为模板,成功克隆了CgSRP1和CgSRP2基因片段,明确CgM2存在CgSRP1和CgSRP2基因。     

禾谷炭疽菌候选效应分子评测研究

基于前人对禾谷炭疽菌中已报道的177个候选效应分子的氨基酸数据,结合其他已报道效应分子具有的5个典型特征,通过信号肽预测、跨膜区结构预测以及氨基酸基本特征、半胱氨酸含量等分析,明确82个候选效应分子具有效应分子的典型特征;同时,利用SMART在线分析工具,明确上述效应分子具有高度序列特异性特点.     

希金斯炭疽菌磷酸二酯酶生物信息学分析

磷酸二酯酶(Pde)在植物病原菌G蛋白信号传导途径上发挥着重要作用。Pde已在粟酒裂殖酵母菌、稻瘟病菌等中有相关报道,然而,对于侵染十字花科植物的希金斯炭疽菌中Pde研究尚不深入。基于酿酒酵母中已经报道的典型Pde序列,利用Blastp以及关键词对炭疽菌蛋白质数据库进行比对、搜索,并通过SMART保守结构域分析。同时,通过对该菌中典型Pde氨基酸序列进行理化性质、疏水性、细胞信号肽、跨膜区结构、亚细胞定位以及二级结构等生物信息学分析,此外,通过对希金斯炭疽菌中的典型Pde与其他物种中的同源序列进行遗传关系比较分析。通过上述生物信息学分析,以期为深入开展Pde定位、功能研究等方面研究,同时,为进一步实现以控制病原菌G蛋白信号途径功能新的药物靶标的开发提供有力的理论支撑。     

禾谷炭疽菌效应分子motif序列研究

禾谷炭疽菌侵染玉米、小麦等粮食作物而引起的炭疽病,给各国农业生产造成了巨大经济损失。植物病原菌可以利用效应分子来操控寄主植物的防卫反应,从而实现其对植物的侵染、定殖和扩展等过程。研究基于前人对禾谷炭疽菌中已报道的177个候选效应分子(CE)的氨基酸数据,利用MEME对全部CE和不同氨基酸类别的CE进行在线motif分析,未获得较满意结果。随后,结合已报道效应分子(E)所具有保守motif的氨基酸位置范围,对82个具有典型特征E的信号肽序列后30~60 aa进行获取,并将信号肽位置大于28、氨基酸数量较小的E进行剔除,最终明确64个E存在着保守的PAAX motif。该研究丰富了真菌保守motif的类型,为进一步开展禾谷炭疽菌效应分子的motif功能研究提供重要的理论指导。     

禾谷炭疽菌中3个典型Septin的生物信息学分析

septin是一个广泛存在于除植物以外的真菌、线虫、果蝇等生物的基因家族,其功能主要涉及细胞分裂、细胞极化、细胞内物质运输、囊泡运输和胞膜重构、细胞周期的调控与凋亡等生物学过程。前期研究发现,禾谷炭疽菌中含有三个典型的septin,分别为GLRG_07643、GLRG_03149、GLRG_07232.基于此,本研究从理化性质、二级结构以及亚细胞定位等方面对septin进行生物信息学分析,以期为深入开展septin基因的定位、表达以及功能域等方面研究,同时,为进一步实现以控制病原菌细胞分裂功能新的药物靶标的开发提供有力的理论支撑.     

禾谷炭疽菌碳水化合物酶类蛋白注释及其理化性质分析

禾谷炭疽菌侵染玉米、小麦等农作物引起的炭疽病,给各国农业生产造成了巨大的经济损失.基于前期研究结果,以267个碳水化合物酶类蛋白(CAZymes)序列为基础,对其进行理化性质分析,结果表明,近2/3的蛋白理论等电点小于6,属于酸性蛋白,同时,通过随机数软件对上述蛋白进行10%抽样分析,明确了不同理论等电点类别的分泌蛋白所具有的分子质量、分子式、原子数量、半衰期、不稳定性系数、脂肪族氨基酸指数、总平均亲水性等性质.该研究为深入解析禾谷炭疽菌CAZymes蛋白的功能奠定了坚实的理论基础.     

植物病原丝状真菌分泌蛋白及CAZymes的研究进展

为了明确对植物病原丝状真菌分泌蛋白及CAZymes进一步研究的方向,笔者对丝状真菌分泌蛋白及CAZymes基本特征、分类情况以及预测方法、功能等方面进行综述。基于前人对于植物病原丝状真菌分泌蛋白以及CAZymes的报道,通过文献计量分析方法、SMART保守结构域和motif分析等方法,对丝状真菌分泌蛋白及CAZymes进行了综合分析,统计发现国内关于分泌蛋白的研究较多,对于CAZymes的研究报道较少,诸多分泌蛋白在病原菌侵染致病过程中发挥的功能如何尚未得到全面解析,有关CAZymes的研究也是如此,预测方法基本上是基于生物信息学分析,尚缺少有力的生物学试验验证证据。因此,今后研究需要进一步完善对于分泌蛋白及CAZymes预测的生物信息学分析工具或算法以及开展生物学试验验证; 通过比较植物病原菌与生防菌之间CAZymes数量及功能差异,明确不同菌之间的共性与特性; 此外,学术界应对丝状真菌中CAZymes的分类开展进一步细化研究,以及对比分析不同亚家族的分布情况,更好地解析CAZymes的功能。     

基于全基因组测序的禾谷炭疽菌中碳水化合物酶类蛋白预测

禾谷炭疽菌侵染玉米、小麦等农作物引起的炭疽病,给各国农业生产造成了巨大经济损失.基于前期研究结果,以630个分泌蛋白为基础序列,利用CAT预测程序,对上述蛋白进行碳水化合物酶类蛋白(CAZymes)的找寻,明确该菌中CAZymes含有267个,分为主要类别和复合类别两大类,前者包括89个GHs、53个CBMs以及41个AAs、28个CEs、11个PLs、2个GTs;后者则包括30个GHs/CBMs、10个AAs/CBMs、1个CEs/CBMs等.该研究为深入开展该病菌侵染植物的作用机制提供重要的理论基础.