蔡正求
首都师范大学生物系，北京 100037
摘要：核酸二级数据库是生物信息学研究的重要领域，对生命科学的研究和发展起重要作用。目前，国际核酸序列公共数据库中存在大量的细菌16S rDNA序列，本文将利用这些已知细菌的16S rDNA序列，设计细菌种的特异性寡核苷酸探针，将其结果存入数据库，以计算机网络为载体，开发界面友好的通过WWW 浏览器实现对数据库查询的系统，查询结果形象直观，为设计细菌的种特异性寡核苷酸探针提供参考和帮助，从而可加速对细菌分类及鉴定的进程。 关键词：细菌 种特异性 16S rDNA 寡核苷酸探针 二级数据库
CONSTRUCTION DATABASE OF SPECIES-SPECIFIC OLIGONUCLEOTIDE PROBES TARGETED FOR 16S rDNA OF BACTERIA
Abstract: Secondary database that play an important role in the research and development of biology is a vital research subject in the field of bioinformatics. At present,there are enormous 16S rDNA sequences of bacteria available in the Genbank. In this paper the species-specific oligonucleotide probes for various bacteria according to 16S rDNA have been designed and stored into database. And an user-friendly search system based on computer network has been constructed. This secondary database could help users to design oligonucleotide probes to classify and identify bacteria.
Key works: Bacteria，Species-specific, 16S rDNA, Oligonucleotide probe, Secondary database
生物信息学是近年来生物学与计算机科学、信息学及应用数学交叉融合而衍生出的新兴边缘学科。随着人类基因组计划等大型国际项目的实施, 分子生物信息的研究开发和应用已经成为当前一个前沿领域和研究热点美立客官方旗舰店。DNA 序列测定技术的完善和应用, 使核酸序列数据库迅速增长。国际上著名的三大核酸序列数据库（EMBL, GenBank 和DDBJ） 的数据量以指数曲线增长，并为其他生物学数据库的建立提供了丰富完善的资源。但这些数据库提供
的仅仅是未加工的原始数据，我们称之为一级数据库。这些一级数据库中存在大量的冗余信息，用于解决特殊生物学问题的信息越来越难提取。二级数据库是根据研究任务的需要，通过搜索、查询已知数据库的信息进行加工整理，构建专用的数据库[1]。以一级数据库为基础，将它们按照不同使用者的要求，采用计算机技术，归纳、提炼、整理、加工和构建具有特殊生物学意义和专门用途的二级数据库对于生物学研究意义更大。
rDNA分子在生物体中普遍存在，生物细胞rDNA分子的一级结构中既具有保守的片段，又具有变化的碱基序列培氟沙星[2]。保守的片段反应了生物物种间的亲缘关系，而高变片段则能表明物种间的差异，那些保守的或高变的特征性核苷酸序列则是不同分类级别生物（如科、属、种）鉴定的分子基础。因此可根据rDNA序列设计用于某一种、属、科甚至更大类范围的微生物的检测或鉴定的探针red169[3]。近几年来，以16S rDNA为靶分子的PCR引物或杂交探针已用于很多细菌的快速鉴定，它已成为细菌系统发育分析及鉴定的最有效和最常用的分子指标[4]。
随着计算机网络技术的迅速发展, 很多分子生物数据库提供网上查询服务。目前网上分子生物信息数据库的总数已达400 多个。有关寡核苷酸探针的专门数据库有两个，分别是Michi
gan State University的寡核苷酸探针数据库（su.edu/OPD/）和Ribosomal Database Project（RDP）数据库（su.edu/html/）这两个数据库在应用分子生物学领域提供设计和使用寡核苷酸探针的资料和核糖体相关的数据服务，包括在线数据分析，基于rRNA环二肽的系统发育树的构建以及排列和注释rRNA序列。但国内外还没有提供细菌种的特异性寡核苷酸探针及其设计的专门数据库。
1 材料和方法
1.1 准备数据库系统开发环境
采用基于PC/Linux的数据库及程序开发环境，在PC机上安装Linux操作系统及其它一些软件。PC机为方正电脑，其配置为Intel CPU2.0GHz/内存256MB/60G IDE硬盘。操作系统采用RedHat Linux8.0，数据库管理系统使用MySQL，编程语言采用Perl和HTML，Web开发软件为dreamweaver。
1.2 数据库的构建
数据库总体上是基于关系数据库模式构建，共包括细菌名称表（mainprobe）、部分序列
排列表（Partial_seq_align）和无种特异性的16S rDNA寡核苷酸探针的细菌名称表（nonprobe）。细菌名称表包含细菌名称（Bacname），细菌的特异性寡核苷酸序列（Probe sequences）和编号（ID）。部分序列排列表包含细菌的编号（ID）和其特异性寡核苷酸序列所对应的部分序列排列结果（Partial_seq_align）。无种特异性的16S rDNA寡核苷酸探针的细菌名称表包含细菌的编号（ID）和名称（艺术人生侯耀文name）。
1.3 数据搜集及处理
以美国国立生物医学信息中心（NCBI）的Genbank海参圈为数据库源，输入关键词“细菌属名 16S r”进行查询[6-7]，得到同一个属内所有种的细菌16S rDNA序列，以fasta格式显示查询结果，选择长度在800bp以上的序列以fasta格式保存为文本文件。利用clustal x 软件进行多序列对位排列，到能反应种的特异性序列[8-9]，然后使用Bioedit软件对排列后的序列进行编辑。选择符合以下要求的序列[10]：
（1） 长度在15-50之间，较短探针特异性较差，较长则增加非特异性杂交；
（2） 碱基成分为G+C含量在40-60mol%之间，超出此范围会增加非特异性杂交；
（3） 序列内不存在互补区，即不含有大于4个碱基反向互补配对，否则会出现抑制探针杂交的“发夹”状结构；
