不同细菌有不同的最适生长温度，而基因序列与其最适生长温度密切相关。为探究其相关性，选取92个具有不同最适生长温度的细菌的全基因组序列为研究材料，通过寻找92个细菌共有的同源蛋白，并计算共有同源蛋白中氨基酸的频率，发现共有同源蛋白的氨基酸频率特征与其最适生长温度存在着显著的相关关系，其中蛋白质序列中的螺旋结构与其最适生长温度关系最大。该研究为揭示细菌对温度的适应机制，以及对蛋白质稳定性相关的分子设计具有重要的意义。
细菌生长在不同的自然环境里，在某个特定的温度下，它的生长速度最快，这个温度被称为其最适生长温度。根据最适生长温度的不同，细菌可以被分为嗜热菌、中温菌及嗜冷菌，其中嗜热菌的最适生长温度一般在40℃以上，嗜冷菌的最适生长温度在20℃以下，而大多数中温菌最适生长温度在30℃左右。细菌适应不同最适生长温度的机制一直是人们针对细菌研究的热点。2003年，Makarova等通过系统发生学分析方法寻找到一些可能对嗜热起关键作用的基因，并找到了一些与嗜热表型特征相关的同源基因簇。
2007年，Li等发现了部分原核生物基因序列与其最适生长温度的关系。2011年，Kim等发现了某一藻类中的耐热基因，该基因的表达使其在高温下有更好的生存能力。2012年，Jensen等基于全基因组序列，利用贝叶斯的统计方法对细菌的最适生长温度范围进行了预测，得到了准确的结果。2014年，Hu发现了对细菌在低温下正常生长起关键作用的酶。
通过大量研究表明，细菌在最适生长温度方面的差异，与其基因序列的差异密切相关，然而对于影响其最适生长温度的序列特征，目前仍缺乏有效的研究和分析，需要从基因组学的层面对其进行系统挖掘。
研究通过氨基酸频率特征来探究共有同源蛋白中一些对温度有影响的关键位置，并对其进行分析发现，细菌中的一些特殊基因序列对其最适生长温度有较大影响，这对蛋白质热稳定性相关实验有比较重要的指导意义。然而，实际上仍有很多因素对蛋白质热稳定性有较大影响，国内外学者都对其进行了大量的研究。其中Zeldovich等的研究发现、Ile、Val、Tyr、Trp、Arg、Glu及Leu（IVYWREL）在蛋白序列中的比例与蛋白质的最适生长温度有较高的相关性，说明氨基酸的组成比例与蛋白质的最适生长温度具有相关性。除了基因序列的影响之外，蛋白质的空间结构作用力的影响也是一个重要的因素，通过分析蛋白质的三级结构，并对其进行分子动力学模拟，可以更直观地分析在高温情况下蛋白质的热稳定性情况。Mitra等的研究就是通过这样的方法对蛋白质进行设计，提高了纤维素酶的热稳定性，Akcapinar等则是对突变后的耐高温蛋白质进行分析，从蛋白质活性中心空间作用力改变的角度解释了突变对其热稳定性的提高的机制。在国内，对细菌最适生长温度以及蛋白质热稳定性的研究也正不断开展，在基因组的热稳定性机制，蛋白质稳定性的机理，理性设计蛋白质热稳定性等方面都取得了不错的研究成果。所以，在后续工作中将对这些因素进行更深入的研究，同时也将选取一个更大的数据库来获取影响最适生长温度的特征，通过生物信息学的方式来对蛋白质的热稳定性进行系统的预测分析。利用生物信息学的方法，可以更高效地获得并处理大量的基因组数据，这将对理解蛋白质的热稳定性以及蛋白质的分子设计具有重要的意义。
结论
本研究通过利用生物信息学的方法，从基因组的层面上对细菌的最适生长温度进行了分析，利用氨基酸频率作为特征，发现了同源蛋白的氨基酸频率与细菌最适生长温度有较高的相关性；通过构建进化树分析发现，共有同源蛋白可以更好地对不同最适生长温度的细菌进行分类。通过分析氨基酸指数发现，不同最适生长温度的细菌中，同源蛋白对氨基酸的选择有偏好性。通过分析蛋白质二级结构发现，对细菌最适生长温度影响较大的位置的氨基酸普遍位于α螺旋以及loop区，并且偏好选择于α螺旋部位。
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