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文獻解讀

集思慧遠客戶發表《波氏隱球酵母菌Y3對桔霉素的蛋白質組和轉錄組反應及其降解機制的研究》

FABURIQI:2019-03-17 LIULANCISHU:594



合作單位:江蘇大學食品與生物工程學院

發表期刊:Food Chemistry

影響因子:4.946(SCI二區)


  研究背景:

  桔霉素(citrinin,CIT)是一種次生代謝物,最初由桔青霉Penicillium citrinum生產。后來發現它是由曲霉屬、紅曲屬、青霉屬等產生的。一些農業食品中報告了CIT的污染情況,包括大米、奶酪、小麥、蘋果和其他商業食品。食品中的CIT污染不僅造成重大經濟損失,而且對人們構成腎毒性威脅。


  實驗目的:

  比較10μg/mL CIT處理和不處理Cryptococcus podzolicus Y3的轉錄和蛋白質組,以揭示酵母對CIT的防御反應及CIT降解的分子機制。


  實驗取材:

  CIT處理和不處理Cryptococcus podzolicus Y3酵母菌株

  組學:轉錄組學和蛋白組學


  主要研究成果

  1.蛋白的差異表達分析



  在每個凝膠中總共檢測到102個差異表達的蛋白質(平均fold change>1.2)。其中42個差異顯著表達蛋白(平均fold change>2,p<0.05),17個蛋白表達上調(ycit y=''>2,p<0.05),25個蛋白表達下調(p<0.05)(YCIT/Y<0.5,p<0.05)。最后,MS(圖1)鑒定了23個具有最佳分辨力的顯著差異表達的蛋白質,其中,15個上調,8個下調。

  

  2.差異表達蛋白的WEGO分類



  對所有已鑒定的蛋白質進行了GO功能注釋分析,其中被鑒定為細胞和代謝過程的蛋白質為第1位,其次是生物調節和對刺激的反應。所涉及的許多細胞成分是細胞器、細胞成分和生物大分子。結合和催化功能是分子功能中識別最多的蛋白質,其次是抗氧化蛋白、電子攜帶蛋白、轉運蛋白等。

  

  3.基因的差異表達分析

  共獲得了43928個轉錄物和17088個unigenes,其N50值分別為2844和2219(補充表S2)。所有基因均用BLAST軟件進行注釋,其中包括NR、Swissprot、GO、COG、KOG、Pfam和KEGG數據庫。共有14550個基因被注釋到數據庫中。檢測所有基因的表達水平,共獲得1409個差異表達基因(DEGS,fold change>2,p<0.05),其中630個基因表達上調,779個基因表達下調(圖S1)。結果表明,C. podzolicus Y3對CIT的毒性有一定的適應作用,或通過調節相關基因的表達水平來降解CIT。

  

  4.基因的GO分類



  根據細胞成分、分子功能和生物學過程,將所有DEGS聚為33類。對于細胞組分類別,大多數參與細胞部分(181),細胞(178),細胞器(128),膜(127),膜部分(80),細胞器部分(60)和大分子復合物(54)。就分子功能類別而言,催化(263)、結合(165)和運輸活動(78)占大多數。而在生物過程類別中,絕大多數與代謝過程(311)、細胞過程(253)和單一有機體過程(240)有關。值得注意的是,有263個基因被歸類為催化活性。78個DEGs被標注為運輸過程,24個DEGs被標注為對刺激的反應。所有這些結果為進一步研究C. podzolicus Y3對CIT的防御反應提供了有價值的信息。

  

  5.差異基因的KEGG通路分析



  用KEGG通路數據庫對已鑒定的DEGs通路進行分析,共發現數據庫中有169個DEGs匹配,并被分配到82個KEGG代謝、細胞過程和遺傳信息過程途徑(補充表S4)。50條最豐富的路徑如圖4所示。在代謝途徑上,DEGs主要參與碳水化合物、氨基酸和脂質等生物分子的代謝。對細胞周期(3)、減數分裂(3)、內吞(3)、過氧化物酶體(7)和吞噬細胞體(3)參與的細胞過程通路進行了研究。此外,37個基因可分為8個亞類的遺傳信息過程途徑。其中核糖體簇(7)最大,其次是內質網蛋白質加工(6)、氨基酰基tRNA生物合成(6)和RNA轉運。有趣的是,在CIT處理下,參與脂肪酸代謝途徑的DEGs在C. podzolicus Y3中均被上調。

  

  6.RT-qPCR驗證


  經CIT處理的樣品與對照組相比,黃體結合單加氧酶(FMO)、谷胱甘肽S-轉移酶(GST)、乙酰轉移酶結構域(GNAT)、β-D-葡萄糖醛酸酶(β-G)、乙醇脫氫酶(ADH)、多藥耐藥的表達水平E調節子1(MRR 1)、FAD依賴性氧化還原酶(FOXRED)和過氧化物酶體膜蛋白(PMP)分別3.33、10.32、5.01、2.89、10.32、10.21、7.23和2.97的變化顯著上調。RT-qPCR在CIT處理組中的表達水平明顯高于未處理組。


  小結

  利用蛋白質組和轉錄組研究發現,CIT誘導了C. podzolicus Y3細胞的DNA損傷、細胞凋亡和氧化應激,并啟動防御反應(DNA修復、耐藥性和抗氧化生物過程)和藥物代謝(CIT降解酶Ⅰ期和Ⅱ期藥物代謝酶的合成)在酵母細胞中轉化為CIT脅迫并降解CIT。最后,通過對蛋白質組和轉錄組的研究,這些結果不僅有助于揭示C. podzolicus Y3降解CIT的機制,而且同時也為今后應用C. podzolicus Y3在食品加工業中控制CIT提供了科學的指導。

  Tips:通過轉錄組學和蛋白組學獲得了大量的數據,后期可通過多組合聯合分析進行深層次的數據挖掘。

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