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乙醇或丁醇处理后的微藻的蛋白质组学分析
来源:上海工业生物技术研发中心 发布时间:2017-11-01

微藻已经被证明是生产可再生生物燃料和化学物质的最有希望的光合物种之一。乙醇和丁醇是一种具有良好的化学性质和物理性质的清洁能源,可作为汽油的替代品。然而,由于藻类细胞对乙醇或丁醇的耐受性低,尚未实现这两种生物燃料的生物合成。来自深圳大学的王江新实验室,以模式微藻——莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为研究对象,并用不同浓度的乙醇或丁醇进行处理,使用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术联合液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术,采取定量蛋白质组学方法对其代谢反应进行了研究。相关成果在线发表在《Biotechnology for Biofuels》。

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在这项中作中,作者首先研究了不同浓度的乙醇和丁醇对莱茵衣藻生长的影响,并绘制了生长曲线如图一,结果表明乙醇浓度为1.8%的和丁醇浓度为0.3%时,在生长48h(此时菌体处于对数生长期)后都使得菌体生长浓度降低50%,因此选择这两个浓度作为后续的研究即定量蛋白质组学分析时的浓度。分别在细胞生长的指数期前期(24h),指数期中期(48h)和指数期晚期(72h)收集藻细胞作为分析样品。

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在此次工作中一共检测到3077种独特的蛋白质, 通过蛋白质组学分析,在用乙醇和丁醇处理时,分别有827种和730种蛋白在这三个时间点中有差异的调节。为了验证iTRAQ分析的可靠性,选取了10个基因(依据有差异性表达的蛋白所对应的基因)进行qRT-PCR分析,其结果显示,蛋白质组学分析与qRT-PCR分析之间存在正相关,表明iTRAQ结果的整体质量较好。该团队对这些蛋白有进行分析,发现了应激相关蛋白,转运蛋白,细胞骨架相关蛋白和调节物的表达在藻类细胞中上调,可做作为对乙醇或丁醇毒性的主要保护机制。此外,与乙醇处理相比,丁醇处理的抗氧化酶显着上调,这意味着丁醇可能导致C. reinhardti.中的强氧化应激。这种反应与大肠杆菌,酿酒酵母等类似。

该蛋白质组学分析将为调查潜在的靶基因/蛋白提供资源,用于操纵藻类细胞以改善其乙醇或丁醇耐受性,从而有助于其生物燃料生产。


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