志賀菌、大腸桿菌和沙門菌CRISPR結(jié)構(gòu)特征生物信息學(xué)分析.pdf

1、志賀菌、大腸桿菌和沙門菌均是腸道性疾病的病原體，對人類的身體健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響，并且對家庭以及社會造成比較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。細(xì)菌通過自身基因突變和獲得外源性耐藥基因產(chǎn)生耐藥性，耐藥基因的水平轉(zhuǎn)移使得細(xì)菌更能產(chǎn)生廣泛的耐藥性。成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats，CRISPR）是細(xì)菌獲得性免疫的一個機(jī)制，其可以獲得外源性基因從而抵抗外

2、來遺傳元素。
　　目的:
　　提取志賀菌、大腸桿菌和沙門菌數(shù)據(jù)庫中的CRISPR序列，闡述不同種屬細(xì)菌CRISPR結(jié)構(gòu)特征，描述分布規(guī)律，探索spacer序列的形成機(jī)制及意義，為進(jìn)一步研究CRISPR/Cas機(jī)制以及特性提供參考。
　　方法:
　　1從CRISPRdb獲得7株志賀菌、52株大腸桿菌和39株沙門菌的CRISPR相關(guān)信息，從GenBank中獲得107株志賀菌基因組序列；12株實驗室保存志賀菌和33個臨

3、床分離志賀菌CRISPR的spacer也納入此次研究。
　　2利用多序列比對分析志賀菌、大腸桿菌和沙門菌 CRISPR結(jié)構(gòu)特征，利用Weblogo、RNAfold分析CRISPR中的重復(fù)序列，并用DNAMAN構(gòu)建cas1和cas2基因同源樹；利用CRISPRTarget及BLAST對spacer序列進(jìn)行分析。
　　結(jié)果:
　　1志賀菌、大腸桿菌及沙門菌存在的 CRISPR相似，志賀菌中存在的有CRISPR1/2（CRI

4、SPR1、CRISPR2）和CRISPR3；大腸桿菌中不僅有CRISPR1/2和CRISPR3/4（CRISPR3、CRISPR4），還發(fā)現(xiàn)有新的CRISPR，命名為CRISPR5/6（CRISPR5、CRISPR6）；沙門菌中主要存在的是CRISPR1/2，同樣也發(fā)現(xiàn)了新的CRISPR（命名為CRISPR5/6）。
　　2對于大腸桿菌和沙門菌，CRISPR1/2的上游側(cè)翼序列序列一致性分別為69.5％（34株）、93.5%（35

5、株），下游為92.3%（32株）、91.4%（32株），在CRISPR1的下游和CRISPR2的上游側(cè)翼序列分為2或3個組，CRISPR3/4和CRISPR5/6有相似的特點。不同位置CRISPR中的unique spacer所占的比例不同， CRISPR1/2和 CRISPR5/6在沙門菌分別為33.6%和68.6%， CRISPR1/2、CRISPR3/4和CRISPR5/6在大腸桿菌分別為54.3%、47.4%和68.6%。

6、>　　3分析GenBank中志賀菌時發(fā)現(xiàn)，某些CRISPR第一個和末端重復(fù)序列存在堿基的差異。不同志賀菌中cas基因簇會發(fā)生某些cas基因的缺失，在cas基因中也發(fā)現(xiàn)IS序列。志賀菌中的cas1和cas2基因均分為兩個部分，其序列相似性不低于70%。志賀菌中CRISPR-Q1的spacer數(shù)目與CRISPR1/CRISPR2存在正相關(guān)。
　　4經(jīng)過對spacer序列分析，其可分成3個類型，I型spacer匹配的是一個基因片段，可能

7、是編碼區(qū)、非編碼區(qū)序列或是編碼區(qū)與非編碼區(qū)序列的結(jié)合；II型spacer可能匹配2個或多個基因片段，其可能是多個基因片段的拼接融合；III型是未定的。經(jīng)過對spacer匹配基因編碼產(chǎn)物分析，其包含有多種類型，有的是Cas蛋白，有的與細(xì)菌自身的生存有關(guān)，有的與本身結(jié)構(gòu)相關(guān)，有的是功能性蛋白。
　　結(jié)論:
　　1.志賀菌、大腸桿菌和沙門菌中均存在CRISPR。
　　2.志賀菌、大腸桿菌和沙門菌不同位置CRISPR的側(cè)翼序列