在铜绿假单胞菌PAO1和PA14中确定基因岛的新方法VIP免费

2009年第54卷第20期:3198~3206www.scichina.comcsb.scichina.com《中国科学》杂志社SCIENCEINCHINAPRESS论文引用格式:宋磊,张雪洪.在铜绿假单胞菌PAO1和PA14中确定基因岛的新方法.科学通报,2009,54:3198~3206SongL,ZhangXH.InnovationforascertaininggenomicislandsinPAO1andPA14ofPseudomonasaeruginosa.ChineseSciBull,2009,54,doi:10.1007/s11434-009-0598-0在铜绿假单胞菌PAO1和PA14中确定基因岛的新方法宋磊①②,张雪洪①*①教育部微生物代谢重点实验室,上海交通大学生命科学技术学院,上海200240;②上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234*联系人,E-mail:xuehzhang@sjtu.edu.cn2009-04-27收稿,2009-07-08接受国家自然科学基金(批准号:30821005,30870075)、国家重点基础研究发展计划(编号:2009CB118906)和上海市重点学科(批准号:B203)资助项目摘要基于基因岛的3种显著特点,建立了一种新的确定基因岛的方法,能够较为全面地搜寻特定菌株的基因岛.以此方法在PseudomonasaeruginosaPA14和PseudomonasaeruginosaPAO1中共发现了9个基因岛,在PAO1中发现2个,在PA14中发现7个,其中有4个是已经被研究鉴定,5个是新发现的基因岛.9个基因岛中,有6个的插入位点是tRNA基因,而其余的3个基因岛中有1个正向重复序列同tRNA基因相关,1个的正向重复序列是在GMP合酶/谷氨酰胺氨基转移酶双功能酶的3′末端,只有1个的正向重复序列尚不清楚来源.对5个未被鉴定的基因岛进行内部基因的功能分析,预测PA14GI-2是同汞离子摄取相关的基因岛,PA14GI-3是同分泌相关的基因岛,PA14GI-6是毒力岛.而PA14GI-1和PA14GI-5功能尚不清楚.对PAO1GI-1,PA14GI-5和PA14GI-7中的整合酶进行分析,预测了各基因岛的酶切位点和结合位点.关键词铜绿假单胞菌基因岛基因水平转移比较基因组分析整合酶基因岛常常是基因水平转移的产物,而基因水平转移是原核生物进化的一种方式.基因岛常常具有一些基本的结构特征,如插入在某个tRNA序列中,含有正向重复序列,含有可移动的元件(如整合酶或转座酶),同核基因组有不同的GC含量,二核苷酸偏向性和遗传密码的使用等.从已鉴定的基因岛进行分析发现基因岛常常是在某个菌种中发现,而在极其相近的菌种中没有发现.基因岛按其功能的不同又分为毒力岛、适应性岛、抗生素抗性岛、共生性岛、离子摄取性岛、异源物质降解性岛和分泌性岛等[1].现阶段对基因岛的预测和鉴定的方法主要分成4大类.在对基因岛研究的初期,鉴定的方法主要集中考虑基因岛是基因水平转移的产物,具有异常的GC含量,二核苷酸偏向性和遗传密码的使用等.该方法由于考虑的因素较为单一,在对基因岛的精确定位上存在一定困难[2,3].2004年,Mantri等人[4]通过对已发现基因岛的结构特征,即基因岛内部存在整合酶,在某个tRNA序列中插入而建立了Islander(http://www.indiana.edu/~islander)的预测方法.该方法只选取位点特异性的整合酶,而且要求一个完整的tRNA序列,基因岛遗漏的可能性较大.第3类基因岛的预测方法是2008年Langille等人[5]建立的IslandPick.该方法是一种基于比较基因组学建立的自动预测基因岛区和非基因岛区的方法.第4大类基因岛的预测方法是将前2种方法中的两种或两种以上的方法进行合理地组合,建立的一种混合的预测方法,这类预测方法中典型的代表是MobilomeFINDER(http://mml.sjtu.edu.cn/MobilomeFINDER)[6]和IslandViewer(http://www.pathogenomics.sfu.ca/islandviewer)[7].MobilomeFINDER是将MAmP(Microarray-AssistedmobilomeProspecting),tRNAcc3199论文(tRNAgenecontentsandcontextsanalysis)和tRIP(tRNAsiteinterrogationforpathogenicityislands,prophagesandotherGIs)结合起来的一种预测方法.而IslandViewer是将基因岛预测的3种方法IslandPick,IslandPath-DIMOB和SIGI-HMM进行组合而建立的方法.铜绿假单胞菌是假单胞菌属中的代表菌种,是有鞭毛、革兰氏阴性、专性需氧的棒状杆菌.在自然界分布广泛,是一种条件致病菌[8].铜绿假单胞菌中典型性的模式菌株是PAO1和PA14,这2个菌株分别在2000年和2006年完成测序.PAO1和PA14在序列上有很强的相似性,但PA14比PAO1具有更强的毒性[9].2000年在对PAO1的研究中,Kiewitz等人[10]发现了...