微生物同源蛋白质序列相似性分析
随着大规模基因组测序计划的实施，大量微生物基因组序列和蛋白质序列已经被测定。分析这些序列所蕴含的生物学意义是生物信息学面临的挑战。不同微生物基因组GC含量不同，亲缘关系远近不同，生存环境不同，这些因素都会对基因及相应的蛋白质产生影响。目前所公布的生物大分子数据为从基因组GC含量和亲缘关系方面分析蛋白质氨基酸成为可能。同源蛋白质是指在不同物种中来自同一祖先的蛋白质。为了保持同源蛋白质在不同物种中结构和功能不变，序列也具有保守性。因此，分析基因组GC含量和物种之间亲缘关系对同源蛋白质组分的影响具有重要意义。 本研究对NCBI数据库进行了筛选，共选取7个物种70个菌株作为研究对象。所研究的同源蛋白质是在所有物种中都存在的蛋白质，与转录和翻译过程相关的十种蛋白质被选取，其序列长度均大于300个氨基酸残基。为分析基因组GC含量对蛋白质组分的影响，将组成蛋白质的二十种氨基酸分为三类：GARP类（富含GC密码子编码）、FYMINK类（富含AT密码子编码）和OTHERS类（无偏好密码子编码）。利用序列比对技术分析同源蛋白质相似性，将序列比对区域分成三类位点：全同位点、相似位点和未匹配位点。在不同位点上对三类氨基酸含量随基因组GC含量变化规律进行分析。同源蛋白质序列分析得到如下结论：在同一菌种不同菌株序列比对的全同位点上GARP和FYMINK类氨基酸含量变化比较平缓，而在相似位点和未匹配位点上氨基酸含量变化较大，这个结果表明同源蛋白质通过相似位点和未匹配位点的调节作用，使全同位点上氨基酸更具有保守性。比较不同物种同源蛋白质组分变化得出结论，GARP和FYMINK类氨基酸含量随基因组GC含量变化的规律不同，表明同源蛋白质组分除了基因组GC含量影响外还受到其他因素影响，如亲缘关系的影响。此外，本文还分析了不同物种中十种同源蛋白质在全同位点上三类氨基酸含量，分析的结果表明随着基因组GC含量的增加，GARP类氨基酸含量增加；而FYMINK类氨基酸含量减少。在基因组GC含量大约50％处，两类氨基酸含量近似相等。在不同物种的十种蛋白质中有三种氨基酸含量变化最小，可以认为是最保守的蛋白质。在分析相应基因发现其GC含量比基因组GC含量变化幅度小，表明保守蛋白质在基因水平也进行调解使其序列更具有保守性。
同源蛋白;氨基酸组分;基因测序;序列比对
河北工业大学
硕士
生物物理学
王永宏
2014
中文
Q516;Q517
80
2016-05-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）