纳豆芽孢杆菌MenA的生物信息学分析及亚细胞定位

作者：丁秀敏; 薛正莲; 王洲; 杨自名; 冯静静; 吴佳雯; 胡润; 章宁娟; 刘艳^*

来源：基因组学与应用生物学, 2020, 39(10): 4604-4613.

DOI：10.13417/j.gab.039.004604

• 纳豆芽孢杆菌(Bacillus subtilis natto)
• 异戊烯转移酶MenA
• 生物信息学分析
• 亚细胞定位

为了深入研究纳豆芽孢杆菌中1,4-二羟基-2-萘甲酸聚异戊二烯转移酶(BsnMenA)的结构和功能、催化作用机制以及亚细胞定位本研究首先利用生物信息学软件对BsnMenA的系统进化关系、基本性质、亚细胞定位、结构域和motifs以及空间结构等进行预测。另外还构建了纳豆芽孢杆菌menA和egfp荧光标签的重组菌MEP28和EMP28通过IPTG诱导表达后,利用激光共聚焦显微镜观察重组菌中荧光所在的位置。系统进化树显示,芽孢杆菌属中的MenA高度相似亲缘关系较近,但与大肠杆菌等其它科中的MenA亲缘关系较远。从理化性质及亚细胞定位预测,初步确定BsnMenA属于膜结合型蛋白质。结构域和motifs预测显示,BsnMenA的34-278aa组成典型的UbiA结构功能域,其中74-84aa和204-212aa分别存在NxxxDxxxxxD和NNxxDxxxD的Asp-rich motifs结构。通过折叠识别建模法模拟出BsnMenA的三维空间结构是由9个跨膜螺旋组成的一个活性中心腔,其中Asp-rich motifs位于胞质区loop的H23和H67中,这与匹配度最高的嗜热系古生细菌中的4-羟苯甲酸-聚异戊二烯转移酶(ApUbiA)极其相似,由于BsnMenA与ApUbiA空间结构高度相似因此推导出BsnMenA的催化功能有关的保守结构域位点及其催化机制。对重组菌诱导表达20 min后取样通过激光共聚焦显微镜检测发现,在细菌的细胞膜上有明显可见荧光。通过生物信息学预测以及亚细胞定位实验不仅验证BsnMenA是膜蛋白酶,而且说明BsnMenA能在大肠杆菌中异源表达这些理论为BsnMenA的深入研究提供理论基础,也为其它未知晶体结构酶的研究提供了有效的研究思路和方法。

• 单位
  安徽工程大学