海洋采样发现大批新蛋白和新蛋白家族

【字体: 时间:2007年03月16日 来源:生物通

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  生物通报道:一次对取样的海洋微生物群落的遗传测序,科研人员又发现了数百万种新蛋白和数千个蛋白家族。详细内容刊登于本月《Public Library of Science Biology》,文章第一作者为美国J. Craig Venter研究所研究员Shibu Yooseph。

  

生物通报道:一次对取样的海洋微生物群落的遗传测序,科研人员又发现了数百万种新蛋白和数千个蛋白家族。详细内容刊登于本月《Public Library of Science Biology》,文章第一作者为美国J. Craig Venter研究所研究员Shibu Yooseph。

Yooseph认为,继续对微生物群落进行取样会揭开更多新蛋白家族的面纱。2003-2005年之间,Sorcerer II全球海洋取样探险队采集世界各大海域海水样本。Yooseph与其同事利用鸟枪测序法的环境基因组(metagenomics technique)技术分析取样样本中的遗传片段。他们组合了770万微生物序列,预测这些序列编码612万个蛋白(几乎是现有数据库中数量的2倍)。

Yooseph说:“蛋白的确切数字也许不会使某些人震惊,但我们确实庞大的多样性惊呆了。”大多数新发现的蛋白集中在几个未知的蛋白家族,证据表明至少有2000个新的成员数量庞大的蛋白家族。这提示,对来源于其它环境如土壤或深海的样本进行分析的话,“将会继续发现大批新蛋白”。

“许多年前我们即已知道我们一直处于探索蛋白家族的线性阶段(linear phase),”华盛顿乔治城大学医学中心Darren Natale(未参与实验)说,“欣慰的是这些数据很庞大,并继续(扩增)。”

“这个额外、庞大且非常不熟悉的有机物的测序数字,非常有用,”英国MRC分子生物学实验室Cyrus Chothia说,“它将向我们提供关于(蛋白)家族多样性形成的更多信息。”然而,Chothia补充说没有这些蛋白的结构和功能信息,单独根据测序信息确定蛋白家族有可能产生差错。有可能一些新发现的蛋白是已知的序列发生明显变化的蛋白的远亲。

Yooseph与其同事还发现一些原本认为有界(kingdom)特异性的蛋白域实际上不止在一个界存在,说明一些代系(lineages)比先前所认为的更古老,或者它们拥有一些通过横向基因迁移在界之间跳跃的序列。“我们需要以单独案例为基础对这些问题进行分析。”

Yooseph说,从探险队的样本中还发现了比预期更多的病毒起源的序列,提示研究人员远非完全掌握病毒的多样性。比如,至少两个蛋白家族——UV修复酶和谷氨酸盐合成酶——含有许多新的病毒家族来源的新成员。

在同期期刊发表的随同文章中,作者对Sorcerer II数据的另外两个方面进行了探讨。第一篇文章中,Venter研究所科学家Douglas B. Rusch等分析这些微生物样本的基因组结构和进化,介绍了测量环境基因组样本之间基因组相似性的新方法,并证实海洋基因组各种分化途径是以其位置或环境压力为基础的。另一篇文章中,加州大学圣地亚哥分校科学家Natarajan Kannan等分析了蛋白激酶样(protein kinase-like ,PKL)超家族,发现这些蛋白集中在20个有许多家族特征的主要家族中。(生物通记者 子元)

参考:
S. Yooseph et al., "The Sorcerer II Global Ocean Sampling Expedition: Expanding the Universe of Protein Families," PLoS Biology, March 2007.
D.B. Rusch et al., "The Sorcerer II Global Ocean Sampling Expedition: Northwest Atlantic through Eastern Tropical Pacific," PLoS Biology, March 2007.
N. Kannan et al., "Structural and Functional Diversity of the Microbial Kinome," PLoS Biology, March 2007.

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