鲍氏不动杆菌基因岛数据库的建立及结构分析

发布时间：2020-09-10 16:29

　　基因岛常是水平基因转移的产物,侧翼带有两条正向重复序列,内部靠近边界处常常含有可移动基因。根据其功能可分为致病岛、多重抗生素抗性岛、重金属离子抗性岛、适应性岛和分泌岛等。由于基因岛含有可移动基因和边界正向重复序列,使得基因岛可以从菌株中环出,并且通过接合、转化和转导等方式转移到其他的菌株中。本实验的研究材料鲍氏不动杆菌是一种多重耐药菌,对β-内酰胺类、喹诺酮类、氨基糖苷类药物、四环素和氯霉素等同时耐药,给临床治疗上带来极大的困难。至今为止,仅在一部分鲍氏不动杆菌菌株中发现含有耐药性基因的基因岛,整合在ATP酶(comM)基因中,正向重复序列为5'-ACCGC-3'。本研究为了更广泛研究鲍氏不动杆菌中各种类型的基因岛,首先要对其基因岛进行预测,而应用于基因岛预测的软件中,绝大多数预测软件不能提供基因岛的正向重复序列。但正向重复序列或其附近的反向重复序列是其内部可移动基因的作用位点。本研究利用自主开发的软件GIPredictor建立73个鲍氏不动杆菌基因岛的数据库,确保每个基因岛内部至少含有一个可移动基因,侧翼带有两条清晰的正向重复序列。本研究选择19个整合酶,通过手动预测的方法预测出16类整合位点的基因岛,与数据库中的结果一致,并对其结构进行分析。在73个鲍氏不动杆菌基因岛的数据库中,根据正向重复序列出现的概率最大的方法,预测出基因岛共2783个,其中包含整合酶和重组酶的基因岛共764(27.45%)个;根据正向重复序列与可移动基因距离最近的方法,预测出基因岛共3406个,其中包含整合酶和重组酶的基因岛共916(26.89%)个。手动预测的16类整合位点的基因岛,分别整合在6S RNA、tmRNA、tRNA、结构基因中以及转录的间隔序列(两类不同的间隔序列)中。其中,tRNA基因包括tRNA-Arg、tRNA-Gly、tRNA-Leu、tRNA-Val和tRNA-Ser基因,结构基因包括tRNA二氢尿苷合成酶A(tRNA dihydrouridine synthase A,dusA)、tRNA二氢尿苷合成酶B(tRNA dihydrouridine synthase B,dusB)、天冬氨酸激酶(Aspartate kinase,AK)、邻氨基苯甲酸合成酶亚基(Anthranilate synthase subunit,AS)、假尿苷合成酶(Pseudouridine synthase,PUS)、MFS转运蛋白(MFStransporter,MFST)以及与tamB蛋白家族相似的一类蛋白(tamB-like)。其中6S RNA、AK、AS、PUS、MFST和tamB-like是鲍氏不动杆菌基因岛中新发现的整合位点。整合在6S RNA位点的基因岛共65个,其中串联基因岛为9个。整合在tmRNA位点的基因岛共55个,有10个为串联基因岛。整合在tRNA-Val位点的基因岛中,还发现了1个串联基因岛。在tmRNA、tRNA-Arg、tRNA-Gly、tRNA-Leu、tRNA-Ser、dusA和AS位点都发现了种外的同源基因岛。本研究使用软件MEGA7.0对16类整合位点的基因岛所包含的整合酶进行遗传进化分析,再结合在线网站ClustalW、EMBOSS EXPLORER、软件RNAstructure 6.0.1和SeqnConverter等分析预测各类基因岛中整合酶对应正向重复序列的作用位点,包括酶切位点和绑定位点,发现绝大多数基因岛中整合酶与其携带的正向重复序列是相互匹配的关系。本研究希望通过对鲍氏不动杆菌基因岛数据库的建立及其结构的分析,能为临床上对于其耐药性方面的实验研究提供数据支持,也为将来基因岛的转移实验和功能鉴定方面奠定分子基础。
【学位单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q933
【部分图文】：

核酸序列,操作流程,基因,软件

章建立鲍氏不动杆菌基因岛数据库上海师范大学硕士学试验方法.1 软件 GIPredictor 预测鲍氏不动杆菌相关的基因岛使用软件 GIPredictor 对 73 个鲍氏不动杆菌进行基因岛的预测，首先3 个菌株完整的核酸序列进入 DoubleACT 进行序列比对，自动下载比对存，随后对目标基因组中的可移动基因进行筛选，其筛选可移动基因的结果，以数据出现频率最高的方法（命名为 V1）和数据离酶最近的方 V2）两种方式，计算基因岛的正向重复序列，最后生成基因岛结果的，软件操作流程如图 2-1 所示。其软件基于比较基因组学的方法，用计规定正向重复序列中不相同的单碱基数不得超过 3 个，不得有两个连续基。从而保证所预测的基因岛侧翼带有清晰的正向重复序列，并且在基部至少包含一个可移动基因（整合酶、重组酶或转座酶）。

序列,操作流程,基因,鲍氏不动杆菌

并整理鲍氏不动杆菌潜在可移动的基因岛数据库 NCBI，获得 73 个鲍氏不动杆菌的核酸序基因组注释文件的所有整合酶（大小> 310aa）中源性<70%）（表 3-2）。根据候选整合酶在基因组00 bp 以内分别查找存在的位点（表 3-2），包括者转录间隔区的序列（400 bp）。当该位点上发现个基因或 400 bp 序列用作候选子序列。否则，选序列的基因或转录的间隔区序列作为候选子序列mannii MDR-ZJ06、A. baumannii AbH12O-A2 和子序列以及 2 kb 的上游和下游序列，与其余 7atch Scores (1, -2)（https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/）中没有整合基因岛的阴性菌株和整合了基因岛的阳岛的边界正向重复序列，并试图将边界序列向外不连续的单碱基不匹配（图 3-1）。将所预测的基

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