16srRNA序列同源性分析与细菌系统分类鉴定_焦振泉.pdf

・12・国外医学卫生学分册

00416srRNA序列同源性分析与细菌系统分类鉴定

中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所(北京100050)
焦振泉刘秀梅综述孟昭赫审校

摘要本文介绍了16srRNA序列测定及同源性分析的方法,并阐述了其在细菌系统分类鉴
定中的重要作用。
关键词16srRNA序列同源性分析细菌分类鉴定

近10多年来,随着分子生物学理论和技16srRNA为原核生物核糖体中一种核糖
术的迅速发展,特别是作为生物技术里程碑体RNA。目前,在细菌的系统分类学研究中最
的聚合酶链反应(PCR)技术的出现及核酸测有用的和最常用的分子钟是rRNA,其种类少,
序技术的不断完善,产生了许多新的分类方含量大(约占细菌RNA含量的80%),分子大
法,如:质粒图谱、限制性片段长度多态性分小适中,存在于所有的生物中,特别是其进化具
析、脉冲场凝胶电泳、PCR指纹图、rDNA指有良好的时钟性质,在结构与功能上具有高度
纹图、16srRNA序列分析等。它们主要是对的保守性,素有“细菌化石”之称。
细菌染色体进行直接的DNA分析或对染色rRNA在大多数原核生物中都具有多个
体外的DNA片段进行分析,从遗传进化的拷贝[1],5s、16s和23srRNA的拷贝数相
角度去认识细菌,从分子水平进行分类与鉴同[2],16srRNA由于大小适中,约1.5kb左
定,使细菌的分类越来越科学和精确,特别是右,既能体现不同菌属之间的差异,又能利用
16srRNA序列分析方法的出现使细菌进化测序技术来较容易地得到其序列,故被细菌
可以通过试验研究来证实。这是细菌分类史学家及分类学家所接受[3]。所以,“细菌系统
上的一次革命,必将使人们对生物进化及其学研究特设委员会”建议依据系统发育关系
与其它生物学科关系的认识更加深入。分类。通过对其序列的分析,可以判定不同菌
属、菌种间遗传关系的远近。细菌的16s
116srRNA的结构与性质rRNA的可变区位点结构如下[4]:

可变区(variableregion,V1～10)V1:61～106bpV2:121～240bp
V3:436～500bpV4:588～671bp
V5:734～754bpV6:829～857bp
V7:990～1045bpV8:1118～1160bp
V9:1240～1298bpV10:1410～1492bp
恒定区(constantregion)

可变区序列因不同细菌而异,恒定区序列基将16srRNA片段扩增出来,利用可变区序
本保守,所以,可以利用恒定区序列设计引物列的差异来对不同菌属、菌种的细菌进行分
1998年第25卷第1期・13・

类鉴定。但较其它方法而言,16srRNA序列SAB=2NAB/(NA+NB)
测定分析更适用于确定属及属以上分类单位NA、NB分别为两样品中各自具有的长度为L个核苷酸以
的亲缘关系。上的寡核苷酸残基数目,NAB是两样品中共同具有的寡核
苷酸残基数
最后用SAB构建系统发育树[5]。
216srRNA序列测定与分析方法
Woese等[6]利用RNaseT1对16s
对不同细菌的16序列进行同源
srRNArRNA进行寡核苷酸编目,建立了原核生物
性比较分析是推断细菌的系统发育及进化关
系统发育的总体框架。
系的一个重要方法。这些序列主要通过寡核
寡核苷酸编目只利用了rRNA上40%
苷酸编目(oligonucleotidecataloging)、克隆的信息,现今,由于核酸快速测定技术的发
序列的测定、反转录直接测序、对扩增
PCR展,该法已被其它的序列分析法所取代。
产物的直接测序等方法获得。
2.2其它几种方法
2.1寡核苷酸编目
这些方法主要是利用16srRNA恒定区
采用已知碱基专一性的核酸酶(如
RNase序列特别保守的特点,在恒定区上设计引物,
1)彻底消化,消化产物用层析和电泳双
TRNA将细菌16srRNA扩增出来,读取16srRNA
向分离,放射自显影记录结果得初级指纹图,再
序列,对不同细菌的16srRNA进行同源性
对初级指纹图上的每一个点进行序列分析,最比较及分析。
后依字母顺序和链的长短将所试的所
rRNA目前比较通用的几种16srRNAPCR
有寡核苷酸列出一个目录式清单进行编目,并
扩增引物见附表[7]。
据此计算不同rRNA间的相似数(SAB)

附表目前比较通用的几种16srRNAPCR扩增引物

引物1序列2(5’～3’)适用范围

fD1ccgaattcgtcgacaacAGAGTTTGATCCTGGCTCAC大多数真细菌

fD2ccgaattcgtcgacaacAGAGTTTGATCATGGCTCAC肠道细菌及其相关细菌

fD3ccgaattcgtcgacaacAGAGTTTGATCCTGGCT