巴氏醋杆菌细胞膜蛋白组学研究

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醋酸菌是一类能氧化乙醇产生乙酸同时兼具高耐酸能力的革兰氏阴性细菌。一般细菌在3-4g/L的乙酸浓度下生长受到抑制,而醋酸杆菌属的成员在乙酸浓度大于40 g/L时依然具有将乙醇转化为乙酸的代谢活力。本文以本实验室分离保存的巴氏醋杆菌Ab3为研究对象,收集不同酸度条件下的样品S1(酸度10 g/L,种子液),S3(~30 g/L,发酵液),S7(~70 g/L)以及S9(~90 g/L)用于差异膜蛋白组学研究。探索醋酸压力下细胞膜蛋白的变化。本文优化了膜蛋白提取方案。使用βDDM作为去垢剂,并建立了2D BN-/SDS-PAGE双向电泳体系用来研究高耐酸性巴氏醋杆菌的差异膜蛋白组学。采用的2DBN-/SDS-PAGE双向电泳技术,对S1,S3膜蛋白样品进行分离鉴定。而2DBN-/SDS-PAGE对S7,S9膜蛋白的分离效果不理想,可能与高酸度醋酸菌膜蛋白发生聚集有关。在S1和S3的二维图谱上检测到的蛋白点数分别为161±21和143 ± 26个,从中选取了 62个蛋白点进行MALDI TOF/TOF串联质谱鉴定、搜库,并进行了生物信息学的分析。62个蛋白中有25个蛋白是膜蛋白。通过醋酸菌Ab3全基因组对其膜蛋白进行预测,一共有591个膜蛋白。检测到的蛋白占4.2%。有37个蛋白没有直接定位在膜蛋白上,可能是因为BN-PAGE是一种能够完整分离膜蛋白复合物的方法,能够促进亲脂膜复合物的溶解而不打断蛋白之间的相互作用的过程,部分细胞质蛋白在与细胞膜发生作用的时候被一起提取了出来。这些细胞质蛋白与膜蛋白之间存在紧密联系,对解释醋酸菌耐酸性也有一定意义。本文中检测到的膜蛋白主要分为ATP酶类,膜上转运蛋白类,氧化还原类,膜脂代谢类和其它。这些膜蛋白在醋酸菌中报道的较少。其中包括MscS离子通道,参与调节细胞内的渗透压变化。琥珀脱氢酶的两个亚基DB3404170和SdhB可以根据环境中的氧水平来协调呼吸作用,除了参与细胞膜上电子转移外,还具有跨膜质子泵活性。在本文中MscS,DB3404170,SdhB等膜蛋白的下调可能是由于AB3为了应对环境压力,从而以降低能量消耗,减少有毒物质的产生来维持细胞的生长。磷酸盐转运蛋白PtsB能增强醋酸菌的抗逆性生存。D,D-羧肽酶APA0102790是一种脂蛋白,主要参与细胞壁上肽聚糖的合成过程中,对维持细胞形态的稳定有重要作用。FtsK与维持酸性条件下细胞分裂的正常进行,醋酸菌的产酸耐酸密切相关。本研究中PtsB,APA0102790,FtsK等少数膜蛋白上调,这些蛋白对醋酸菌在高酸度条件下的产酸和耐酸能力的提升有重要意义。文中的数据还需要采用RT-PCR实验来进一步验证。
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