本期解讀
iTRAQ-based quantitative proteomic reveals proteomic changes in Serratia sp. CM01 and mechanism of Cr(Ⅵ) resistance
發(fā)表雜志：Ecotoxicology and Environmental Safety
發(fā)表日期：2021.11.22
影響因子：6.291
技術(shù)：iTRAQ蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)
研究背景
Cr (Ⅵ)是世界范圍內(nèi)常用的重金屬，處理Cr(Ⅵ)污染最有效的方法是將Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化為Cr(III)。許多微生物具有還原Cr(Ⅵ)的能力，然而，降Cr(Ⅵ)微生物的開發(fā)仍停留在篩選、分離、鑒定等表面階段，這些細(xì)菌在Cr(Ⅵ)脅迫下的反應(yīng)機(jī)制尚不清楚。Serratia sp. CM01是一株具有抗Cr和還原能力的野生菌株，這篇文章通過iTRAQ蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)和一系列驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)闡明了CM01耐Cr(Ⅵ)或降低Cr的可能存在的機(jī)制。
技術(shù)路線
研究結(jié)果
1、差異表達(dá)蛋白質(zhì)的鑒定、功能注釋和富集分析
首先作者通過iTRAQ蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，在WT CM01和馴化的CM01總共鑒定到2750個(gè)蛋白，其中646個(gè)蛋白有顯著差異表達(dá)，上調(diào)蛋白343個(gè)，下調(diào)蛋白303個(gè)。研究通過注釋到涉及氧化還原酶、能量代謝、磷酸肌醇代謝、磷酸戊糖途徑等系統(tǒng)中篩選出上調(diào)（下表1）和下調(diào)（下表2）與Cr(VI)還原和耐受相關(guān)的關(guān)鍵蛋白。
對646種差異表達(dá)蛋白進(jìn)行GO功能分類，一些與代謝過程、細(xì)胞過程、細(xì)胞部分、細(xì)胞、催化活性、結(jié)合等功能有關(guān)的重要蛋白質(zhì)在馴化的CM01顯著上調(diào)（下圖1）。通過KEGG分類對這些蛋白的相關(guān)代謝組學(xué)途徑進(jìn)行分析，在上調(diào)和下調(diào)的差異蛋白中，有四種功能注釋相同的途徑，分別是“代謝途徑”、“次生代謝產(chǎn)物的生物合成”、“不同環(huán)境下的微生物代謝”和“ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體”，其中涉及“在不同環(huán)境中微生物代謝”的蛋白主要是下調(diào)蛋白，這表明它可能在馴化的CM01對Cr(Ⅵ)脅迫的抗性中發(fā)揮重要作用（下圖2）。
KEGG通路富集分析顯示不同功能通路下差異顯著的蛋白分布，其中代謝通路、糖酵解/糖異生、磷酸戊糖途徑和肌醇磷酸鹽代謝均顯著富集（下圖3）。
接下來作者通過分析Cr(Ⅵ)-脅迫相關(guān)蛋白的表達(dá)和功能注釋, 根據(jù)CM01蛋白差異表達(dá)結(jié)果，選取7個(gè)可能在Cr(Ⅵ)還原和耐受中發(fā)揮重要作用的蛋白做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。（鐵蛋白（ftnA）能夠增強(qiáng)機(jī)體耐受性，雙功能多粘菌素抵抗蛋白（ArnA）在細(xì)胞的滲透屏障起關(guān)鍵作用，硫酸鹽饑餓誘導(dǎo)蛋白（fliY_1）參與調(diào)控微生物的重金屬抗性，谷氧還蛋白家族（grxA）在免受氧化損傷方面起著十分重要的作用，黃素氧還蛋白（fldA）是廣泛存在于原核生物中的一類重要的電子傳遞載體，與防氧保護(hù)系統(tǒng)有關(guān)，硫氧還蛋白（trxA）在缺氧相應(yīng)條件下起著調(diào)節(jié)作用，這些蛋白先前被報(bào)道參與了微生物的氧化應(yīng)激反應(yīng)。氧化還原酶（DX900_04235）也與微生物的氧化應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)）。
2、基因水平的驗(yàn)證
作者進(jìn)一步通過RT-qPCR進(jìn)一步驗(yàn)證了蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。采用RT-qPCR方法驗(yàn)證ftnA，grxA，ArnA，fldA，trxA，fliY_1
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