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文献解读

集思慧远客户发表《波氏隐球酵母菌Y3对桔霉素的蛋白质组和转录组反应及其降解机制的研究》

发布日期:2019-03-17 浏览次数:85



合作单位:江苏大学食品与生物工程学院

发表期刊:Food Chemistry

影响因子:4.946(SCI二区)


  研究背景:

  桔霉素(citrinin,CIT)是一种次生代谢物,最初由桔青霉Penicillium citrinum生产。后来发现它是由曲霉属、红曲属、青霉属等产生的。一些农业食品中报告了CIT的污染情况,包括大米、奶酪、小麦、苹果和其他商业食品。食品中的CIT污染不仅造成重大经济损失,而且对人们构成肾毒性威胁。


  实验目的:

  比较10μg/mL CIT处理和不处理Cryptococcus podzolicus Y3的转录和蛋白质组,以揭示酵母对CIT的防御反应及CIT降解的分子机制。


  实验取材:

  CIT处理和不处理Cryptococcus podzolicus Y3酵母菌株

  组学:转录组学和蛋白组学


  主要研究成果

  1.蛋白的差异表达分析



  在每个凝胶中总共检测到102个差异表达的蛋白质(平均fold change>1.2)。其中42个差异显著表达蛋白(平均fold change>2,p<0.05),17个蛋白表达上调(ycit y=''>2,p<0.05),25个蛋白表达下调(p<0.05)(YCIT/Y<0.5,p<0.05)。最后,MS(图1)鉴定了23个具有最佳分辨力的显著差异表达的蛋白质,其中,15个上调,8个下调。

  

  2.差异表达蛋白的WEGO分类



  对所有已鉴定的蛋白质进行了GO功能注释分析,其中被鉴定为细胞和代谢过程的蛋白质为第1位,其次是生物调节和对刺激的反应。所涉及的许多细胞成分是细胞器、细胞成分和生物大分子。结合和催化功能是分子功能中识别最多的蛋白质,其次是抗氧化蛋白、电子携带蛋白、转运蛋白等。

  

  3.基因的差异表达分析

  共获得了43928个转录物和17088个unigenes,其N50值分别为2844和2219(补充表S2)。所有基因均用BLAST软件进行注释,其中包括NR、Swissprot、GO、COG、KOG、Pfam和KEGG数据库。共有14550个基因被注释到数据库中。检测所有基因的表达水平,共获得1409个差异表达基因(DEGS,fold change>2,p<0.05),其中630个基因表达上调,779个基因表达下调(图S1)。结果表明,C. podzolicus Y3对CIT的毒性有一定的适应作用,或通过调节相关基因的表达水平来降解CIT。

  

  4.基因的GO分类



  根据细胞成分、分子功能和生物学过程,将所有DEGS聚为33类。对于细胞组分类别,大多数参与细胞部分(181),细胞(178),细胞器(128),膜(127),膜部分(80),细胞器部分(60)和大分子复合物(54)。就分子功能类别而言,催化(263)、结合(165)和运输活动(78)占大多数。而在生物过程类别中,绝大多数与代谢过程(311)、细胞过程(253)和单一有机体过程(240)有关。值得注意的是,有263个基因被归类为催化活性。78个DEGs被标注为运输过程,24个DEGs被标注为对刺激的反应。所有这些结果为进一步研究C. podzolicus Y3对CIT的防御反应提供了有价值的信息。

  

  5.差异基因的KEGG通路分析



  用KEGG通路数据库对已鉴定的DEGs通路进行分析,共发现数据库中有169个DEGs匹配,并被分配到82个KEGG代谢、细胞过程和遗传信息过程途径(补充表S4)。50条最丰富的路径如图4所示。在代谢途径上,DEGs主要参与碳水化合物、氨基酸和脂质等生物分子的代谢。对细胞周期(3)、减数分裂(3)、内吞(3)、过氧化物酶体(7)和吞噬细胞体(3)参与的细胞过程通路进行了研究。此外,37个基因可分为8个亚类的遗传信息过程途径。其中核糖体簇(7)最大,其次是内质网蛋白质加工(6)、氨基酰基tRNA生物合成(6)和RNA转运。有趣的是,在CIT处理下,参与脂肪酸代谢途径的DEGs在C. podzolicus Y3中均被上调。

  

  6.RT-qPCR验证


  经CIT处理的样品与对照组相比,黄体结合单加氧酶(FMO)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)、乙酰转移酶结构域(GNAT)、β-D-葡萄糖醛酸酶(β-G)、乙醇脱氢酶(ADH)、多药耐药的表达水平E调节子1(MRR 1)、FAD依赖性氧化还原酶(FOXRED)和过氧化物酶体膜蛋白(PMP)分别3.33、10.32、5.01、2.89、10.32、10.21、7.23和2.97的变化显著上调。RT-qPCR在CIT处理组中的表达水平明显高于未处理组。


  小结

  利用蛋白质组和转录组研究发现,CIT诱导了C. podzolicus Y3细胞的DNA损伤、细胞凋亡和氧化应激,并启动防御反应(DNA修复、耐药性和抗氧化生物过程)和药物代谢(CIT降解酶Ⅰ期和Ⅱ期药物代谢酶的合成)在酵母细胞中转化为CIT胁迫并降解CIT。最后,通过对蛋白质组和转录组的研究,这些结果不仅有助于揭示C. podzolicus Y3降解CIT的机制,而且同时也为今后应用C. podzolicus Y3在食品加工业中控制CIT提供了科学的指导。

  Tips:通过转录组学和蛋白组学获得了大量的数据,后期可通过多组合联合分析进行深层次的数据挖掘。

  对转录组学、蛋白组学和代谢组学感兴趣的老师和同学可留言咨询,集思慧远具有丰富的多组学联合分析的项目经验,并为您提供专业的定制化服务。