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不同培养温度下腐败希瓦氏菌模式菌株DSM6067差异蛋白质组分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-01-01
核心提示:腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)是一种属于弧菌科(Vibrionaceae)希瓦氏菌属的革兰氏阴性杆菌,兼性厌氧,其对蛋白质具有较强的分解能力,并代谢产生硫化氢和胺类物质,是水产品等高蛋白食品中常见的一种特定腐败菌。
   腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)是一种属于弧菌科(Vibrionaceae)希瓦氏菌属的革兰氏阴性杆菌,兼性厌氧,其对蛋白质具有较强的分解能力,并代谢产生硫化氢和胺类物质,是水产品等高蛋白食品中常见的一种特定腐败菌。腐败希瓦氏菌常见于腐败的冷藏水产品中,可见其具有能够适应低温环境的遗传特性和低温应激调节功能,研究腐败希瓦氏菌等适冷微生物的低温适应机制能够为冷链流通中的水产品靶向抑菌保鲜技术的研发提供新的思路。根据以往研究,利用形态学和生理生态学研究方法已经初步认识了微生物应对低温胁迫的代谢机制,并分析了参与上述过程部分重要基因的功能。然而,由于转录可变剪切、蛋白质翻译后修饰、蛋白质相互作用、蛋白质亚细胞定位等调控机制,以及基因/蛋白质的多途径调控网络的存在,单纯基因组和转录组信息并不能全面揭示微生物适应低温的分子调控机制。另外,现阶段的研究对象也主要集中在海洋或极地细菌、单核细胞性李斯特菌等致病菌,而针对腐败希瓦氏菌的研究较少。
 
  上海海洋大学食品学院,上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心的杨胜平、钱韵芳、章 缜等人采用Label-free蛋白质组学技术分析了30、10 ℃和4 ℃培养温度条件下腐败希瓦氏菌模式菌株蛋白质组差异表达情况,以期为探明腐败希瓦氏菌在低温胁迫下的分子调控机制提供数据支持,并为进一步探析腐败希瓦氏菌野生菌株适冷机制提供理论参考依据。
 
  1、SDS-PAGE分析
 
  菌样蛋白在14~120 kDa区间内出现的条带非常密集,数量较多,相应的蛋白条带清晰,表明蛋白提取效果理想,样品纯度适于进行下一步二维液相色谱分级分离。
 
  2、蛋白质鉴定结果
 
  MS30、MS10和MS4中鉴定得到的蛋白质条目数分别为1 739、1 761和1 832,表明随着培养温度的降低,腐败希瓦氏菌表达的蛋白质种类逐渐增多,且4 ℃下腐败希瓦氏菌表达的蛋白质种类较30 ℃多近100 个。
 
  3、Gene Ontology(GO)功能注释分析
 
  与MS30相比,MS4和MS10发生变化的差异蛋白功能类似,以代谢过程类别、细胞过程类别、单组织过程类别为主,分子功能主要是催化活性和结合功能为主。
 
  4、Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)代谢通路分析
 
  KEGG通路中的双组分系统是细菌中普遍存在和非常保守的一种重要调节机制,也是原核生物中重要的生理代谢调控系统,其主要通过磷酸化和去磷酸化来实现信号传递。结果表明温度对双组分系统中的蛋白表达差异最为显着,且温度越低,差异越明显。此外,分析还发现两个比较组的差异蛋白主要是与碳代谢、氨基酸生物合成、丙酮酸代谢、糖代谢/糖质异生、三羧酸循环以及脂肪酸代谢等代谢信号通路相关。此外可看出,在参与脂肪酸代谢差异蛋白调控通路方面,4 ℃培养的腐败希瓦氏菌与30 ℃相比差异较为显着。
 
  结 论
 
  本研究发现腐败希瓦氏菌模式菌株DSM6067在不同温度环境下生长受到多基因网络体系的调控,各种信号与代谢途径之间相互交错、彼此关联。高通量的微生物蛋白质组学研究从整体上揭示了与低温胁迫相关代谢和信号网络应答机制,显示腐败希瓦氏菌可以全面调节碳与能量代谢、信号传导与物质转运、基因表达与蛋白质合成,以及包括氨基酸、核酸、脂肪酸等多种物质的代谢过程,以维持细胞相对正常的代谢水平。研究结果为深入分析腐败希瓦氏菌应对低温胁迫的网络调控机制提供了重要信息,也为探析腐败希瓦氏菌野生菌株适冷机制提供了理论参考依据。
 
 
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