哈维氏弧菌和鳗弧菌外泌体的比较蛋白质组学研究

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近年来,随着水产养殖业的不断发展,弧菌感染问题呈现出上升趋势,严重威胁着海洋健康养殖的生态环境,给海产养殖业造成了严重影响和经济损失,揭示细菌的致病机制对其防治具有重要意义。本研究首先采用超速离心法,对海洋养殖健康构成威胁的哈维氏弧菌和鳗弧菌的外泌体进行分离,然后使用透射电子显微镜和纳米流式检测仪,对外泌体进行鉴定;在此基础上,采用蛋白质组学技术对这两种弧菌的外泌体蛋白进行分析;最后,开展两种弧菌对菲律宾蛤仔的急性暴露实验,通过实时荧光定量PCR技术,对蛤仔血细胞中哈维氏弧菌和鳗弧菌外泌体相应的毒力蛋白进行基因水平的验证。本研究获得的结果如下:(1)成功获取哈维氏弧菌和鳗弧菌的外泌体:采用超速离心法获取两种细菌的外泌体,经过透射电子显微镜和纳米流式检测仪检测,确定了两种弧菌外泌体的分离状态良好,形状近似圆形。哈维氏弧菌和鳗弧菌外泌体的平均直径分别为78.16±0.71 nm和77.11±0.14 nm,30-150 nm颗粒分别占99.57±0.21%和99.31±0.13%,外泌体浓度分别为(8.37E+10)±(1.7E+9)和(3.63E+12)±(4E+11)。数据表明,两种弧菌的外泌体均被成功提取,为后续的比较蛋白质组学实验奠定了良好的基础。(2)外泌体差异表达蛋白的筛选与比较:虽然哈维氏弧菌和鳗弧菌都属于弧菌属,但这两种细菌的外泌体蛋白表达不同。鳗弧菌和哈维氏弧菌的外泌体共有2016个差异表达蛋白,其中1000个蛋白表达上调,1016个蛋白表达下调。在GO富集分析中,共富集了鳗弧菌和哈维氏弧菌外泌体中与生物过程相关的2165个蛋白、197个细胞组分和1479个分子功能蛋白,表明两种弧菌外泌体参与了细菌的不同致病过程。KEGG功能注释表明两种弧菌的外泌体在代谢途径上是不同的。(3)与毒性相关的分泌系统以及毒力因子的发现:通过对差异表达蛋白的分析,在两种弧菌的外泌体中发现了与毒性相关的分泌系统(如鳗弧菌中主要含有II型、VI型分泌系统蛋白,哈维氏弧菌中主要含有VI型分泌系统蛋白)和毒力因子(如鳗弧菌中的溶血素和金属蛋白酶、哈维氏弧菌中的脂肪酶和磷脂酶以及两种弧菌中共有的几丁质酶等)。两种弧菌外泌体中这些分泌系统和毒力因子在细菌对抗宿主的过程当中发挥了重要作用。(4)毒力蛋白在基因水平的验证:为了验证哈维氏弧菌和鳗弧菌的外泌体蛋白是否参与弧菌的毒性反应,我们选取部分毒力蛋白在基因水平进行了验证。对菲律宾蛤仔进行两种弧菌的急性攻毒实验后,采用实时荧光定量PCR技术,对菲律宾蛤仔血细胞中两种弧菌外泌体的八种毒力基因(哈维氏弧菌中的VI型分泌系统效应器Tss I1、VI型分泌系统效应器Tss I2、III型分泌系统蛋白、脂肪酶以及鳗弧菌中的金属蛋白酶Pmb A、溶血素、VI型分泌系统基板亚基Tss F和II型分泌系统蛋白Gsp L)进行检测。结果显示八种基因均有不同程度的上调,揭示了两种弧菌的外泌体均参与了弧菌的毒性。综上所述,哈维氏弧菌和鳗弧菌释放的外泌体蛋白不仅含有毒力因子,还参与了细菌复杂的生物学过程;两种细菌的外泌体蛋白在表达方面存在差异;除此之外,两种细菌的外泌体均参与了弧菌毒性。本研究结果为从外泌体角度解读弧菌致病机制提供有效的理论数据。
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