張永芬 王平

摘要：為對(duì)煙草多酚氧化酶進(jìn)行生物信息學(xué)分析，利用ProtScale、PhyML和Meme工具讀取煙草多酚氧化酶，進(jìn)行疏水性、進(jìn)化樹(shù)和保守基序分析。結(jié)果表明，煙草多酚氧化酶各成員均為親水性氨基酸;多酚氧化酶成員的進(jìn)化樹(shù)被劃分為三類(lèi)，其中煙草和番茄聚為一類(lèi)，第二類(lèi)中的成員最多;NtPPOI、NtPP02和NtPP03均含有相同的保守基序，NtPPOI和NtPP02分布位置較為相似，而NtPP03與其存在一定的差異。

關(guān)鍵詞：煙草;多酚氧化酶;生物信息

中圖分類(lèi)號(hào)：TS41+3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（ 2020） 08-0161-03

D01：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.08.037

煙葉在烘烤過(guò)程中，若不能判斷煙葉的身份特性，對(duì)其進(jìn)行烘烤，易出現(xiàn)烤壞煙，其中一項(xiàng)為烤后姻葉掛灰[1]，煙葉變褐的較大一部分原因與多酚氧化酶有關(guān)。在煙葉組織正常的情況下，多酚氧化酶與底物酚類(lèi)物質(zhì)處于不同的區(qū)域，當(dāng)受到外界環(huán)境的過(guò)度脅迫或機(jī)械損傷時(shí)，造成兩者相互結(jié)合，進(jìn)而發(fā)生褐變反應(yīng)[2.3]。目前，從生物信息學(xué)的角度分析，多酚氧化酶的植物包括蘋(píng)果、葡萄、馬鈴薯等[4-6]，而對(duì)煙草多酚氧化酶的生物信息學(xué)研究相對(duì)較少，為此，本研究對(duì)煙草多酚氧化酶進(jìn)行生物信息學(xué)分析，為以后煙草多酚氧化酶的研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 煙草多酚氧化酶成員的獲取

于NCBI（美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心，主要為儲(chǔ)存生物信息的數(shù)據(jù)庫(kù)）[7]中獲取煙草多酚氧化酶的成員，其登錄號(hào)為CAA73103、NP_001312700和ABE96885，并分別命名為NtPP01、NtPP02和NtP-P03[8.9]。

1.2方法

利用ProtSc ale、PhyML和Meme工具[10-12]對(duì)煙草多酚氧化酶進(jìn)行疏水性、進(jìn)化樹(shù)和保守基序分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙草多酚氧化酶的疏水性

對(duì)煙草多酚氧化酶的疏水性進(jìn)行分析，NtPP01、NtPP02和NtPP03的疏水性結(jié)果分別見(jiàn)圖la、圖lb和圖lc。圖la顯示，NtPPOI以第74位亮氨酸的疏水性最強(qiáng)，其值為1.878，其次為第73位甘氨酸（1.633），第305位亮氨酸（1.544）等共有177個(gè)疏水氨基酸;第484位天冬氨酸（-3.544）、第482位谷氨酸（-3.344）、第483位的賴(lài)氨酸（-3.233）等共含有415個(gè)親水性氨基酸，整體疏水性分值為-0.531，說(shuō)明NtPPOI屬于親水性蛋白質(zhì)。圖lb顯示，NtPP02的前三位疏水性氨基酸的類(lèi)型和分值相同，但位置有所不同，分別為第72位、第71位和第302位，NtPP02序列的疏水氨基酸共有169個(gè);NtPP02序列的親水氨基酸數(shù)為421個(gè)，其前三位親水性氨基酸的類(lèi)型和分值均相同，分別位于第482位、第480位和第481位，整體疏水性分值是-0.557，說(shuō)明NtP-P02為親水性蛋白質(zhì)。圖lc顯示，NtPP03以第215位亮氨酸的疏水性最強(qiáng)，其值為1.544，其次為第180位（天冬氨酸）、第181位（亮氨酸）和第182位（甘氨酸），其值均為1.489，共含有142個(gè)疏水氨基酸;NtPP03的親水氨基酸數(shù)是360個(gè)，其前三位親水性氨基酸的類(lèi)型和分值均與NtPP01相同，但所在位置為NtPP01相應(yīng)的氨基酸向后移動(dòng)90位，整體疏水性分值是-0.562，說(shuō)明NtPP03為親水性蛋白質(zhì)。

2.2煙草多酚氧化酶的進(jìn)化樹(shù)分析

煙草多酚氧化酶成員與番茄成員（NP_001318057、NP_001334885和XP 004232833），陸地棉成員（NP_001313838、NP_001313720和NP001314153），丹參成員（AEE61322、AFH00996、AFH00998、ADF59058和ADF59059）進(jìn)行序列比對(duì)，獲得各成員之間的進(jìn)化樹(shù)，結(jié)果如圖2所示。根據(jù)多酚氧化酶的相似性，多酚氧化酶的進(jìn)化樹(shù)自上而下被劃分為3個(gè)類(lèi)別，煙草多酚氧化酶全體成員和部分番茄多酚氧化酶為第一類(lèi)，陸地棉多酚氧全體成員、部分番茄多酚氧化酶和部分丹參多酚氧化酶為第二類(lèi)，部分丹參多酚氧化酶為第三類(lèi)，其中第二類(lèi)中的成員數(shù)最多，共6個(gè)成員。煙草多酚氧化酶成員分布較為集中，與番茄多酚氧化酶聚類(lèi)結(jié)果值較為穩(wěn)定（大于90）。

2.3煙草多酚氧化酶的保守基序

對(duì)煙草多酚氧化酶保守基序的分析結(jié)果見(jiàn)圖3。為檢測(cè)煙草多酚氧化酶各成員保守基序的準(zhǔn)確性，設(shè)置檢測(cè)數(shù)量為6個(gè)，根據(jù)獲取的保守基序覆蓋度和相似度對(duì)各個(gè)保守命名，分別為Motif-I、Mo-tif-2、Motif-3、Motif-4、Motif-5、Motif-6，其中各成員序列的氨基酸如表1所示。根據(jù)各保守基序的分布，推測(cè)Motif-4、Motif-2、Motif-I和Motif-3可能屬于煙草多酚氧化酶的酪氨酸酶銅結(jié)合域的特定結(jié)構(gòu)域（ Tyrosinase），Motif-5可能屬于煙草多酚氧化酶的中心域的特定結(jié)構(gòu)域（PP01_DWL），Motif-6可能屬于煙草多酚氧化酶的C-末端的特定結(jié)構(gòu)域（PPOI_KFDV）。

3小結(jié)與討論

通過(guò)對(duì)煙草多酚氧化酶的疏水性進(jìn)行分析，結(jié)果表明其成員均為親水性蛋白質(zhì)。本研究結(jié)果與楊昭[13]相同。煙草多酚氧化酶的這一特點(diǎn)有利于促進(jìn)煙草多酚氧化酶蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的致密性;煙草多酚氧化酶在進(jìn)化樹(shù)中與番茄聚為一類(lèi)，表明該蛋白酶進(jìn)化程度較為保守[14]，而煙草與番茄聚為一類(lèi)的主要原因可能為兩者屬于同一個(gè)科，即茄科，研究結(jié)果與趙東等[15]較為一致;煙草多酚氧化酶各成員具有相同的保守基序，且排列順序相同，說(shuō)明其功能可能相同，研究結(jié)果與王弋等[16]較為一致。

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作者簡(jiǎn)介：張永芬（1977-），女，云南陸良人，助理農(nóng)藝師，主要從事煙葉生產(chǎn)研究工作，（電話(huà)）13598087187（電子信箱）3619215306@qq.com。