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.     

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。     

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。     

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。     

禾谷炭疽菌内吞相关蛋白找寻及其生物信息学

真菌通过内吞的质膜变形运动将细胞以外的物质转运到细胞内,有关植物病原丝状真菌中内吞作用相关蛋白及其特征研究尚不多见,对其发挥内吞作用的NPFxD相关蛋白尚未见报道.运用内吞作用关键词在NCBI数据库中搜索,同时,以模式生物构巢曲霉中NPFxD蛋白序列为基础,通过Blastp开展在线比对分析,明确禾谷炭疽菌中具有NPFxD基序的蛋白有6个,根据同源关系分别命名为CgTPO1、CgMYO2、CgCRN3、CgNPF4、CgGBP5和CgTRM6;并从跨膜、保守结构域、亚细胞定位、理化性质以及信号肽、二级结构等方面对上述蛋白开展生物信息学分析.结果表明,不同跨膜预测软件结果并不相同,保守结构域种类较多且缺少同一类结构域,蛋白亚细胞定位位置多样且不尽相同,尤以G、A氨基酸残基所占比例最高,仅CgNPF4具有明显的信号肽,而CgMYO2蛋白具有比例相对高的α螺旋结构.此外,通过遗传关系分析明确了禾谷炭疽菌中NPFxD蛋白和炭疽菌属病菌具有较高的同源性和较近的亲缘关系,为深入探索NPFxD基序蛋白在炭疽病中的功能奠定了坚实的理论基础.     

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。     

Structural basis of cell surface receptor recognition by botulinum neurotoxin B

Botulinum neurotoxins (BoNTs) are potent bacterial toxins that cause paralysis at femtomolar concentrations by blocking neurotransmitter release. A 'double receptor' model has been proposed in which BoNTs recognize nerve terminals via interactions with both gangliosides and protein receptors that mediate their entry. Of seven BoNTs (subtypes A-G), the putative receptors for BoNT/A, BoNT/B and BoNT/G have been identified, but the molecular details that govern recognition remain undefined. Here we report the crystal structure of full-length BoNT/B in complex with the synaptotagmin II (Syt-II) recognition domain at 2.6 A resolution. The structure of the complex reveals that Syt-II forms a short helix that binds to a hydrophobic groove within the binding domain of BoNT/B. In addition, mutagenesis of amino acid residues within this interface on Syt-II affects binding of BoNT/B. Structural and sequence analysis reveals that this hydrophobic groove is conserved in the BoNT/G and BoNT/B subtypes, but varies in other clostridial neurotoxins. Furthermore, molecular docking studies using the ganglioside G(T1b) indicate that its binding site is more extensive than previously proposed and might form contacts with both BoNT/B and synaptotagmin. The results provide structural insights into how BoNTs recognize protein receptors and reveal a promising target for blocking toxin-receptor recognition.     

褐环乳牛肝菌低亲和力磷酸盐转运蛋白SlLPT的生物信息学分析

褐环乳牛肝菌作为针叶树种上重要的外生真菌,为宿主植物提供着重要的营养元素和水分。然而,对于该菌为宿主植物提供磷营养元素的机制尚不清楚。研究基于酿酒酵母中已经报道的低磷转运受体蛋白PHO87、PHO90、PHO91的氨基酸序列,对褐环乳牛肝菌蛋白质数据库进行Blastp比对,以及关键词搜索,明确该菌中存在相同的蛋白,将其命名为Sl LPT蛋白。Sl LPT具有12个跨膜结构,为疏水性蛋白,亚细胞定位均在液泡上。研究明确了褐环乳牛肝菌Sl LPT的基本特征,也为后续解析外生真菌为宿主植物提供磷营养的机制提供重要的理论支持。     

一种基于支持向量机的蛋白质结构域边界预测方法

提出一种基于支持向量机学习蛋白质结构域的边界预测方法. 在分析多序列比对结果的基础上, 定义了几种能够直接或间接反映蛋白质结构属性及结构域信息的新方法. 结果表明, 蛋白质序列信息预测边界信号的正确识别率达85%以上, 具有较好的泛化能力.