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嗜碱菌Bacillus sp.N16-5是本实验室分离自内蒙古乌杜淖碱湖的一株革兰氏阳性的专性嗜碱菌,pH范围是8.5～11.5,最适生长的pH10.0;生长温度范围为20～40℃,最适生长温度35℃,最适生长的NaCl浓度为8.0％。它能够产生多种胞外聚糖水解酶如甘露聚糖酶,纤维素酶,果胶酶等,这种分解聚糖化合物同时利用其降解产物生长的能力,使其成为生物炼制过程的候选菌株,本部分内容对嗜碱Bacillus sp.N16-5在五种碳源(葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖)条件下的胞浆和膜蛋白质组进行了研究。
本研究采用2-DE蛋白分离方案及MALDI-TOF/TOF MS蛋白鉴定方案对在不同碳源条件下培养的N16-5菌的膜蛋白与胞浆蛋白的表达差异进行了研究。研究内容分为如下两个部分:(1)N16-5菌的胞浆蛋白在不同碳源条件下表达差异的研究。我们对超速离心后得到的在不同条件下培养的N16-5菌胞浆蛋白进行了一系列处理后,采用2DE进行了分离。进行了差异点的分析之后,我们采用MALDI-TOF/TOFMS的蛋白鉴定方案进行了差异蛋白的鉴定。最后我们选取了几个差异蛋白,调取了对应的基因并采用Real-time PCR对其差异情况进行了验证。(2)N16-5菌的膜蛋白在不同碳源条件下表达差异的研究。我们采用超速离心的方法得到不同条件培养的N16-5菌的膜蛋白,经过脱盐和去脂的处理后采用2-DE的手段进行分离。我们同样采取之前的蛋白鉴定方案对差异点进行了鉴定,并对蛋白的功能进行了分类。
经过上述研究我们得到如下结果:(1)当甘露糖作为唯一碳源时,包浆蛋白的差异点中有22个差异蛋白点得到鉴定,其中8个点下调,7个点上调,3个点新和成,4个点缺失。膜蛋白上有4个差异蛋白点得到鉴定,这四个蛋白的表达峰度与葡萄糖相比都降低了,正如甘露糖和葡萄糖条件下Bacillus sp.N16-5具有相似的生长表型,只有少数的差异点得到鉴定(2)当半乳糖作为唯一碳源时,胞浆蛋白中总共34个点发生峰度变化或者新合成,其中4个点新合成,16个点峰度增加。此外,10个点峰度降低,4个蛋白点缺失。膜蛋白上有26个点发生峰度变化,其中5个点峰度增加,10个点峰度降低,11个蛋白点缺失(3)当阿拉伯糖作为唯一碳源时,胞浆蛋白中有47个差异蛋白点得到鉴定,其中12个点下调,15个点上调,14个点缺失,同时6个点新和成,其中2个新合成的点只有在阿拉伯糖条件下得到诱导表达。膜蛋白上有29个差异蛋白点得到鉴定,其中6个点峰度增加,13个点峰度降低,10个蛋白点缺失。(4)当木糖作为唯一碳源时,胞浆蛋白中共有46个蛋白点发生了峰度变化或者新合成,其中12个上调,5个点新合成,其中1个点只有在木糖条件下诱导表达。此外,有20个点下调,9个点在该条件下缺失了。膜蛋白上共有30个点发生峰度变化,其中6个点峰度增加,12个点峰度降低,11个蛋白点缺失,1个蛋白新合成。(5)经过功能分析发现,差异蛋白主要为转运蛋白、能量合成相关蛋白、氨基酸代谢相关蛋白及应急蛋白。其中在膜蛋白中,膜转运蛋白、质子传递与能量合成相关蛋白。
通过该研究,我们发现了大量的与碳水化合物代谢相关的蛋白,为将来的进一步研究提供了重要参考。