双歧杆菌BB12菌株Sec分泌途径及底物蛋白分析

岳旭升 暮雪 张百惠

摘要 [目的]采用生物信息学方法分析双歧杆菌BB12菌株的Sec途径分泌系统及预測底物蛋白。[方法]以双歧杆菌BB12菌株基因组注释的蛋白氨基酸序列为研究对象，在NCBI中以Fasta形式下载，采用一系列生物信息学软件分析该基因组中Sec分泌途径及底物蛋白行使的功能，同时采用COG功能数据库对这些蛋白进行功能注释和聚类分析。[结果]通过分析发现双歧杆菌BB12菌株Sec分泌途径相关的蛋白基因共有9个，其中5个是Sec分泌途径构建蛋白基因，2个信号肽酶识别基因，1个脂蛋白信号肽识别基因和1个信号肽识别蛋白编码基因。Sec底物蛋白分析发现该菌共含1 583个蛋白，经过Sec分泌途径到细胞外的蛋白有57个，35个具有COG功能，占61%，其中被Spase I型信号肽酶识别的有37个，被Spase Ⅱ 型信号肽酶识别的有20个。[结论]COG功能注释显示一些蛋白没有功能，有功能的蛋白主要与氨基酸运输和代谢、碳水化合物的运输和代谢、功能细胞壁/膜和无机离子运输和代谢功能有关。

关键词 双歧杆菌BB12;基因组;分泌蛋白;功能分析

中图分类号 TS201文献标识码 A

文章编号 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

双歧杆菌（Bifidobacterium）代表益生菌的一大类，是一种能代谢产生多种生物活性物质并具有一系列特殊保健功能的人体肠道内优势益生菌。双歧杆菌常以益生菌的形式添加到多种食品及保健品中以发挥其益生功能，通过饮食到达人体肠道后，由于其表面有相关的黏附定殖蛋白，可以提高菌体在肠道内的时间，使菌体发挥功能的时间增长，从而起到改善肠道菌群变化、解决便秘等作用，宿主的疾病和健康都与它息息相关[1]。双歧杆菌外表面分泌蛋白在菌体本身与宿主细胞黏附定殖和对宿主产生的影响方面起着非常重要的作用[2-3]。分泌系统是细菌发挥致病作用的一个关键途径，细菌通过不同的分泌系统向细胞外分泌不同的蛋白来维持细胞结构和生理功能，分泌蛋白是在细胞内经过一系列化学反应合成后，在相关酶的作用下跨过细胞膜分泌到细胞外发挥相应功能的蛋白质。细菌Sec分泌途径是蛋白分泌到细胞外最常见的分泌方式，是由多种蛋白组成的转运酶复合体，主要转运折叠之前的蛋白，具有边转运边折叠的特点，转运到胞外的蛋白一部分附着在细胞壁上，一部分到组织细胞中发挥功能。Sec分泌途径含有的构建蛋白有SecY、SecE、SecG、SecD、SecF、YajC、YidC、SecA、SecB、SecM、Ffh、Ffs、FtsY等[4]，分别被Spase I型和Spase Ⅱ 型信号肽识别，双精氨酸分泌途径主要转运已经折叠的蛋白，该课题研究的菌株没有该转运途径。

细胞壁/膜的生物合成和无机离子的轉运和代谢途径。分析结果表明，分泌蛋白发挥的功能与微生物的生物特性、吸收营养物质、适应环境能力和稳定性方面有着重要的关系，该研究为益生菌在食品特别是乳制品方面的应用提供了数据资源。

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