醋酸菌中CRISPR位点的比较基因组学与进化分析

摘要：

CRISPR (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)是近几年发现的一种广泛存在于细菌和古菌中，能够应对外源DNA干扰(噬菌体、病毒、质粒等)，并提供免疫机制的重复序列结构。CRISPR系统通常由同向重复序列、前导序列、间隔序列和CRISPR相关蛋白组成。本研究以醋酸发酵中常见3个属醋杆菌属(Acetobacter)、葡糖醋杆菌属(Gluconacetobacter)和葡糖杆菌属(Gluconobacter)的48个菌株为研究对象，通过其基因组上CRISPR相关基因序列的生物信息学分析，探索CRISPR位点在醋酸菌中的多态性及其进化模式。结果表明48株醋酸菌中有32株存在CRISPR结构，大部分CRISPR-Cas结构属于type I-E和type I-C类型。除了葡糖杆菌属外，葡糖醋杆菌属和醋杆菌属中的部分菌株含有 II 类的 CRISPR-Cas 系统结构(CRISPR-Cas9)。来自不同属菌株的CRISPR结构中重复序列具有较强的保守性，而且部分菌株CRISPR结构中的前导序列具有保守的motif (与基因的转录调控有关)及启动子序列。进化树分析表明cas1适合用于醋酸菌株的分类，而不同菌株间 cas1基因的进化与重复序列的保守性相关，预示它们可能受相似的功能选择压力。此外，间隔序列的数量与噬菌体数量及插入序列(Insertion sequence, IS)数量有正相关的趋势，说明醋酸菌在进化过程中可能正不断受新的外源DNA入侵。醋酸菌中CRISPR结构位点的分析，为进一步研究不同醋酸菌株对醋酸胁迫耐受性差异及其基因组稳定性的分子机制奠定了基础。

关键词：醋酸菌、CRISPR、重复序列、遗传进化

分类号：TS2;TQ2

资助基金：国家自然科学基金编号3117175;浙江省自然科学基金编号LY14C060001

在线出版日期：2016-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1242-1250