Journal of Proteome Research | Proteomic analysis of Rhizobium favelukesii LPU83 in response to acid

Posted 2021-03-25 ilifeiscience

文献名：Proteomic analysis of Rhizobium favelukesii LPU83 in response to acid stress.（酸胁迫下根瘤菌LPU83（Rhizobium favelukesii）的蛋白质组学分析）

期刊名：Journal of Proteome Research

发表时间： 2019年10月

IF：3.78

单位：国立拉普拉塔大学，阿根廷

物种：根瘤菌LPU83（Rhizobium favelukesii）

技术：非标定量蛋白质组学（Label-free，DDA采集模式）

 

一、 概述：（用精炼的语言描述文章的整体思路及结果）

本文选取正常与酸胁迫下的根瘤菌的膜蛋白富集样本和胞内蛋白富集样本，采用UPLC-MS/MS平台进行Label-free蛋白组学研究。得到在酸胁迫下特异表达的蛋白336个，其中上调的有136个，下调的有200个。通过注释发现这些特异表达的蛋白属于氧化磷酸化、谷氨酸代谢和肽聚糖生物合成等途径。进一步分析发现，酸胁迫下的根瘤菌呈现渗透压降低，并且蛋白组结果显示该表型与γ-氨基丁酸代谢相关蛋白有关。并且livK突变体的表型与该表型一致，并且验证结果与蛋白组结果保持一致。因此研究认为在根瘤菌中，γ-氨基丁酸代谢与酸耐受有关。

 

二、 研究背景：（简要介绍研究进展动态、研究目的和意义）

酸性土壤能够干扰根瘤菌与豆科作物的相互作用从而对豆科作物的生长发育造成严重的危害。Rhizobium favelukesii， Ensifer meliloti 和Ensifer medicae三种根瘤菌能够在紫花苜蓿（Medicago sativa）的根部形成根瘤。其中Ensifer meliloti 和Ensifer medicae对酸耐受性低，但是效率高。而Rhizobium favelukesii是一种耐酸的根瘤菌，但是固氮效率不高。因此通过蛋白组学研究该菌的耐酸机制能为其他真菌的耐酸机制探究奠定基础，并且为提高其他两种根瘤菌的固氮效率提供帮助。

 

三、实验设计：

 

 

 

 

 

 

四、研究成果：（重点图表展示）

1、经过软件搜库比对到胞浆蛋白有1,656个，膜蛋白有2902个及分析后发现酸胁迫与正常根瘤菌的膜蛋白和胞浆蛋白中均存在差异蛋白。COG注释发现这些差异蛋白主要功能集中在氨基酸运输和代谢、能量产生和转换、翻译后修饰、蛋白质转换和伴随蛋白、核苷酸运输和代谢。

 

 

 

  

2、对差异蛋白所属通路进行分析，可以发现酸胁迫条件下根瘤菌的GABA代谢通路（γ-氨基丁酸代谢）有关，通过模式菌大肠杆菌中该通路进行比对发现在根瘤菌中是通过中间产物GAB-T逆向形成GABA，从而达到保护内源质子的功能从而维持渗透压。这是该菌抗酸的关键所在。

 

 

 

3、 通过RT-PCR对差异蛋白基因进行验证发现一些差异通路中关键基因在酸胁迫与正常组之间确实存在显著性差异，与蛋白质组结果保持一致。

 

 

  

4、 选取差异蛋白中的livK构建该基因的敲除突变体，突变体在酸性条件下与中性条件下的生长有差异，在酸性条件下的生长时间明显延长了一倍

 

 

 

五、文章亮点（结论讨论）：

亮点1：

实验设计方面，本文对于取样更加巧妙与精细，分别选取了膜蛋白富集样本和胞浆蛋白富集样本，使得后续分析更加有针对性，也避免了混合样本的干扰。

两点2：

差异蛋白及差异通路分析到位，通过差异蛋白的不同分类，针对酸胁迫下通透性及渗透压等指标的改变，从差异蛋白的机制上进行分析。

亮点3：

验证工作到位，通过数据分析筛选得到的差异蛋白，通过RT-PCR进行这些蛋白的编码基因的表达验证，并且通过选取差异蛋白编码基因进行突变体构建，从而进行验证。

 

阅读人：丑天胜