梭菌(Clostridium)是一类与人类关系十分密切的革兰氏阳性细菌。理解梭菌适应环境胁迫的机制,无论是对在医学上控制梭菌,还是在工业上利用梭菌,都具有十分重要的意义。梭菌属中在工业上应用最广泛的种是丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)。丙酮丁醇梭菌的正常发酵过程要经过产酸和产溶剂两个阶段,其中从产酸向产溶剂阶段的过渡,通常被认为是该菌的一利,解毒和适应机制。在这一转换过程中,许多与胁迫应答、溶剂合成相关的蛋白会上调表达,而与氨基酸和蛋白质合成相关的蛋白则会下调表达。　　 为了更好阐释丙酮丁醇梭菌适应环境胁迫的机制,本研究模拟自然界的进化过程,获得了一株能够在丁醇浓度提高50％的胁迫环境下正常生长的突变株Rh8。为了更好的发展一个基础工具来研究C.acetobutylicum生物学特征,我们利用二维电泳(2-DE)结合基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF)鉴定技术,建立了一张高通量的C.acetobutylicum蛋白质组参考图谱。总共鉴定了1206蛋白点,代表了564个差异性水溶蛋白,约占整个C.acetobutylicum蛋白质组的15％,覆盖了50％的主要代谢途径。为了更好的理解丁醇耐受性与丁醇产率之间的关系,本研究采用比较分析C.acetobutylicumDSM1731及其高耐、高产丁醇突变株Rh8在产酸和产溶剂两种不同生理条件下的差异蛋白表达,发现突变株中70％本应在产溶剂阶段上调或下调表达的差异蛋白,在产酸期就提前上调或下调,在产溶剂期还会进一步增大上调或下调的幅度。这表明突变株进化出了一种适应环境胁迫的新策略,即其解毒和适应机制能够更敏感地感知胁迫信号,提前启动并增强对关键蛋白的调控能力,更快、更灵活地调整细胞生理状态,从而帮助突变株适应了更具挑战的环境。这是首次报道比较蛋白质组分析野生型C.acetoburylicum和其突变株的研究。这些基础的蛋白质组数据和分析将有助于进一步阐释丁醇耐受性生物学机制。　　 为了对C.acetobutylicum蛋白质组进行一个全面而系统的研究,我们通过优化不同的变性剂组合成功的分离了指数生长期C.acetobutylicum的膜蛋白组分。建立了一套稳定、可靠的C.acetobutylicum膜蛋白质组双向电泳技术平台。为了克服双向电泳技术在分离疏水性膜蛋白方面的缺陷,本研究还采用强变性剂SDS抽提C.acetobutylicum膜蛋白进行1DE-LC-MS/MS分析,并成功的鉴定了大量的疏水性膜蛋白。这是国际上率先报道的梭菌膜蛋白质组研究,这些基础性研究对于将来进行其他梭菌膜蛋白的研究具有重要的指导意义。为了更全面的理解丁醇耐受性机制,本研究通过双向电泳技术对C.acetobutylicum DSM1731及其丁醇耐受性突变株Rh8表达差异膜蛋白进行了比较研究。发现突变株通过上调表达:一些细胞膜结构和表面稳定性相关的膜蛋白改变膜组分来提高细胞膜对丁醇抵抗能力；一些膜转运蛋白帮助细胞在丁醇胁迫下进行营养物的输送:一些细胞膜脂类代谢相关的蛋白来增强细胞膜内饱和脂肪酸的含量,从而减少细胞膜的流动性,提高丁醇胁迫下细胞膜的稳定性。这些基础性膜蛋白质组数据为C.acetobutylicum丁醇的耐受性研究提供了重要参考,为进行丙酮丁醇梭菌耐溶剂分子机制的改造、提高菌株对高浓度丁醇的耐受性、提高丁醇的产量,以及利用可再生资源生产化工原料丁醇及开发燃料丁醇奠定了基础。