O157∶H7型大肠埃希菌CRISPR/Cas系统结构的生物信息学分析

为了解O157∶H7型大肠埃希菌中成簇的规律间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)分布和结构特征及cas基因分布情况,本试验通过GenBank数据库和CRISPRdb database获得92株O157∶H7型大肠埃希菌全基因组序列、CRISPR位点位置、CRISPR的侧翼序列及cas基因簇的序列范围,利用多序列比对、启动子预测和RNA二级结构预测等方法分析细菌中CRISPR系统的特点.结果 显示,O157∶H7型大肠埃希菌的基因组存在3个CRISPR位点(CRISPR1、CRISPR2和CRISPR3),每个CRISPR位点上的序列一致;CRISPR1和CRISPR2的重复序列可形成茎环状结构,环上的碱基易发生变化;CRISPR2中存在一段长451 bp的序列(命名为序列X),该序列X将CRISPR2分为2个部分CRISPR2a和CRISPR2b,其碱基A和T比例为74％,在91株O157∶H7型大肠埃希菌中均存在该序列,在该序列中可预测出至少有1个启动子和9个转录因子结合位点;侧翼序列中的疑似前导序列位于CRISPR2下游,序列长340 bp,其碱基A和T比例为69％,在92株O157∶H7型细菌中均存在该序列,其可预测出至少有1个启动子和3个转录因子结合位点;在20株O157∶H7型大肠埃希菌的全基因组序列中,有15株具有完整的cas基因簇,有5株缺乏cas3基因.本试验结果表明,O157∶H7型大肠埃希菌的CRISPR系统结构稳定,序列具有较高保守性,cas基因簇也相对保守.CRISPR2的结构与其他类型大肠埃希菌有较大差别.本研究发现的序列X在O157∶H7型大肠埃希菌分布广泛且序列保守,可作为鉴定O157∶H7型大肠埃希菌的潜在分子靶标.