核糖体核糖核酸基因簇在细菌系统分类中的研究进展

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核糖体核糖核酸基因簇在细菌系统分类中的研究进展
沈德新( 综述) , 封志纯 ( 审校)
( 中国人民解放军第一军医大学附属珠江医院 , 广东 广州 510282) 关键词 : rRNA 基因簇 ; 细菌 ; 系统分类学 中图分类号 : Q 933. 09 文献标识码 : A 文章编号 : 1006 -2084( 2004) 02 -0069 -03
细菌在生物的起源、 遗传、 演化中具有重要的作用和研究 价值 , 早先细菌的鉴定、 分类 是根据 生物学 和抗原 性特征 , 结 合生态学、 流行病学资料人为地加以分类 , 即以表型特征为基 础的分类。随着核酸 分析技 术的问 世 , 细 菌系统 分类学 得到 了很大的发 展 , 而 核糖 体 核糖 核 酸 ( ribosoma ribonucleic acid, rRNA) 基因簇序列 分析 技术 在细 菌分 类学 中的 应用 , 日 益引 起相关学者的关注 , 并使细菌系统分类学进一 步完善。 1 核糖体核糖核酸基因簇的结构 rRNA 基因簇是指细菌染色体上编码 rRNA 相对应的基因 序 列 , 由 结 构 区 及 间 隔 区 组 成。 结 构 区 包 括 16SrRNA、 23SrRNA、 5SrRNA 三 部分 基因 , 其 序列长 度依 次是 1. 6kb 、 3. 3 kb 、 0. 12kb; 间隔区 包括 16S - 23SrRNA 和 23S -5SrRNA 2 个 编码 基因 [ 1] 。除 了 普 氏 立 克 次 体 等 少 数 几 种 细 菌 的 16SrRNA、 23SrRNA以及 5SrRNA 基因在染色 体上被 分隔 开 , 绝大多 数细 菌 rRNA 基因位 于一个 操纵 子上 [ 2] 。 16SrRNA 基因 在结 构上 分为保守区 、 半保守区 和非保 守区 , 保守区 序列基 本恒定 , 半 保守及非保守区序列因不同种、 属细菌而异 , 一般不同属细菌 16SrRNA 基因同源性为 70% ~ 90% , 而同 一种 内不 同株 间基 因同源性 > 99. 5% 。 23SrRNA 基因在结构上与 16SrRNA 相似 , 但前者序列较长 , 可变性比后者更明显 , 有时在此区域内还可 有长度不等 的插 入序列。 5SrRNA 基因序 列也 具有 保守 区与 可变区 , 但其变异性比其他结构基因更大 ; 由于其基因序列相
对较短 , 故提供系统分类的 总信息 相对较 少。16S - 23SrRNA 基 因间隔区位于 16SrRNA 和 23SrRNA 基 因之间 , 内部常 有 tRNA 基因插入序列 , 此插入序列 的数目 和种类 可因不 同的细 菌而 异 [ 3] ; 该 间隔区虽 然没有特定 的功能 , 但因其 进化速率比 16 SrRNA 基因大 10 多倍 , 使 得不 同属、 种 以及 株的 细菌 在该 间 隔区的序 列长 度和 种类 不同。 23S - 5SrRNA 基 因间 隔 区位 于 23S rRNA 和 5S rRNA 基因 之间 , 其内 部基 因的变 异性 与 16S 23SrRNA 基因间隔区相同 , 至今尚未在此区发现插入序列。 2 16SrRNA 基因在细菌系统分类学中的应用 16SrRNA 是核糖体小 亚基 的骨 架 , 为蛋 白合 成的 必要 场 所 , 它的编码基因存在于 所有的 细菌中。在 长期进 化过程 中 16SrRNA 基因受到的选择压 力比 较大 , 序列 变化 缓慢 , 每 1% 的碱基取代需 5 107 年 的漫 长时间 [ 4] , 16SrRNA 基 因具有 分 子计时器的特 点 , 能跨 越整 个生 命进 化过 程。 16SrRNA 基 因 序列中含有进化速度 不同的 区域 , 可用于 进化程 度不同 的生 物之间 的 系 统 分 类 研 究。 由 于 16SrRNA 基 因 所 含 信 息 比 5SrRNA基因序列多且长度 适中 , 又不 像 23SrRNA 基 因序列 太 长而不易全序列测定 , 所以 , 16SrRNA 基 因在细菌 分类研 究中 成为最常的选用区段。 迄今为止 , 16SrRNA 基因 序列 同源 性分 析已 成为 细菌 系 统分类的 金指标 。 Woese 等 [ 5] 首 先利用 16SrRNA 基因序 列 同源性分析发现了一群产甲烷细 菌 , 命名为古菌 , 从而认为生 命是由细菌域、 古菌域和真核生物域所构成 , 并由此构建了一 个生命进化树。此后利用 16SrRNA 基因将细菌域中可培 养的 细菌分为产液菌目、 栖热袍菌目、 绿色非硫细菌、 蓝细菌、 低G + Cmol% 革兰阳性细 菌群、 梭杆 菌群、 高 G+ Cmol% 革兰 阳性
医学综述 2004 年第 10 卷第 2 期 M edical Recapitulat e 2004, Vol. 10, No. 2 w ith prostat e carcinoma and benign prost ate hyperplasia [ J] . Cancer, 1997, 79( 1) : 104 -109. Thiel RP, Oesterling JE, Wojno KJ, et al . Mult icent er comparison of the diagnost ic performance of free prostat e- specif ic antigen [ J] . Urology, 1996, 48[ 6A Suppl] : 45 -50. Cat alona WJ, Smith DS, Wolfert RL, et al . Evaluat ion of percentage of free serum prost ate -specific ant igen to improve specificity of prostat e cancer screening [ J] . JAMA , 1995, 274( 15) : 1214 -1220. Haese A, Graefen M , Noldus J, et al . Prostatic volume and ratio of free to -total prostate specific ant igen in pat ients with prostat ic cancer or be nign prostatic hyperplasia [ J] . J Urol, 1997, 158( 6) : 2188 -2192. Chen YT, Luderer AA , Thiel RP, et al . Using proport ions of free t o t o t al prost ate -specif ic antigen, age, and tot al prostat e - specif ic antigen t o predict t he probability of prost ate cancer [ J] . Urology, 1996, 47 ( 4) : 518 -524. Graves HC. Standardizat ion of immunoassays for prostat e - specif ic anti gen: a problem of prostat e - specific antigen complexation or a problem of assay desgn [ J] . Cancer, 1993, 72( 11) : 3141 -3144. Semjonow A, Brandt B, Oberpenning F, et al . Discordance of assay methods creat es pitfalls for the int erpretat ion of prostat e - specif ic antigen values [ J] . Prostate, 1996, 7[ Suppl] : 3 -16. Woodrum D, French C, Shamel LB. Stability of free prost ate -specif ic ant igen in serum samples under a variety of sample collect ion and sam ple storage condit ions [ J] . U rology, 1996, 48[ 6A Suppl ] : 33 -39. Paus E, N ilsson O , Bormer OP, et al . Stability of free and tot al prostat e
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specif ic antigen in serum from patients wit h prostate carcinoma and be nign hyperplasia [ J] . J Urol, 1998, 159( 5) : 1599 -1605. Ornstein DK, Smith DS, Humphrey PA, et al . The effect of prostat e vol ume, age, total prostat e specific ant igen level and acute inf lammat ion on t he percent age of free serum prostate specific antigen levels in men without clinically detectable prost ate cancer [ J] . J Urol, 1998, 159( 4) : 1234 -1237. Ornstein DK, Rao GS, Smit h DS , et al . Eff ect of digital rectal examina t ion and needle biopsy on serum total and percentage of free prostate specif ic antigen levels [ J] . J Urol, 1997, 157( 1) : 195 -198. Lechevallier E, Echazarian C, Ort ega JC, et al . K inet ics of postbiopsy levels of serum free prostat e - specif ic antigen and percent free prostat e specif ic antigen [ J] . U rology, 1999, 53( 4) : 731 -735. 马云波 , 李仁寿 , 孙茸 , 等 F T 比值在 前列腺 癌筛选 中的 应用 价值 [ J] . 临床泌尿外科杂志 , 2002, 17( 4) : 159 -160. 费世宏 , 曾甫清 血清 T -PSA 、 F T 在前列腺疾病 诊断中的 意义 [ J] . 临床泌尿外科杂志 , 2002, 17( 6) : 289 -291. 程怀瑾 , 王国民 , 何家扬 , 等 PSA、 F TPSA 及 PSAD 在前 列腺癌 诊断中的意义 [ J] . 中华泌尿外科杂志 , 2003, 24( 2) : 140 -141. Catalona WJ, Southwick PC, Slawin KM, et al . Comparison of percent f ree PSA , PSA density, and AGE -specif ic PSA cut offs for prostate can cer detection and staging [ J] . Urology, 2000, 56( 2) : 255 -260. 林毅 , 李黎明 , 强万明 , 等 游离与总 PSA 比值检测在前 列腺癌 诊断中的作用 [ J] . 中华泌尿外科杂志 , 2003, 24( 4) : 287. 收稿日期 : 2003 -09 -06 修回日期 : 2003 -12 -11