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中科院南海海洋研究所揭示细菌外膜囊泡携带的秘密武器
发布日期:2017.12.28

Outer membrane vesicles containing signaling molecules and active hydrolytic enzymes released by a coral pathogen Vibrio shilonii AK1

罗尼氏弧菌AK1外膜囊泡中含信号分子和活性水解酶

Environmental Microbiology  IF 5.395


细菌的外膜囊泡(Outer membrane vesicles, OMV) 是细菌特有的一种生理结构,其分泌与释放已在多种细菌(主要为革兰氏阴性菌)中得到研究证实。OMVs可以携带物质进行长距离转运,且转运过程中的变化很小。因此,OMVs在细菌与宿主、宿主与环境的相互作用、免疫应答、胁迫响应等方面发挥着重要的生物学功能。但珊瑚相关病原菌外膜囊泡的研究则尚未见诸报道。该研究第一次在珊瑚病原菌-罗尼氏弧菌的培养过程中发现OMVs的分泌现象,并利用质谱技术对OMVs进行蛋白质组学定性定量分析,探索并讨论了OMVs在珊瑚礁生态中发挥的重要作用。


实 验 材 料

不同培养条件下的罗尼氏弧菌OMVs


技 术 方 法

Label-free相对定量,MaxQuant出具iBAQ值(反映蛋白丰度)


研 究 过 程

1) 透射电镜观察发现,罗尼氏弧菌可以分泌产生OMVs,且有单层膜、双层膜两种形态。OMVs有独立囊泡和囊泡链两种存在形式。



图1. 电镜下观察到罗尼氏弧菌分泌外膜囊泡(A);20℃和30℃培养条件下可形成两种形态的膜外囊泡(B,C);膜外囊泡有独立囊泡和囊泡链两种存在形式



2) 从20℃和30℃培养的4L培养液中提取的OMVs总蛋白含量分别为788±72和714±116μg,不同温度培养下的罗尼氏弧菌OMVs在蛋白总量上并无显著差异。

3) 通过蛋白质组学研究,在罗尼氏弧菌OMVs中共鉴定到1405种蛋白。且蛋白表达谱和丰度分布在两种培养条件下有显著差异。

4) 20℃、30℃培养条件下分别定量到1331和814种蛋白, 且鉴定数目在生物学重复之间较稳定。


图2. 20℃和30℃培养条件下罗尼氏弧菌OMVs丰度分布



5) 大多数蛋白iBAQ定量强度值在106-109之间。不同温度培养条件差异蛋白为90±1个(15%)。其中大多数(81±1个)在20℃条件下表达上调,大多为胞质膜蛋白和胞质蛋白。其中RND膜融合蛋白上调89.5倍。

6)GO功能注释显示,OMVs中大多数蛋白参与催化反应、基质结合和转运活性。不同培养温度下的差异蛋白主要为结构分子、结合蛋白和催化活性相关蛋白。


图3. GO功能注释图


7) 后续进行农杆菌遗传转化实验和关键酶活性测定,如碱性磷酸酶和几丁质酶。不同培养条件下罗尼氏弧菌中这两种酶的活性具有显著差异,但OMVs中他们的活性是相似的。


小 编 心 得

这是第一篇采用Label-free相对定量技术在罗尼氏弧菌OMVs中进行蛋白定性定量研究的工作,发表在环境学经典期刊Environmental Microbiology (IF=5.3)上的文献。对两种不同温度培养条件下的OMVs进行了细致深入的分析,探讨了膜外囊泡可能在珊瑚礁生态环境中发挥的重要生理功能。APT公司参与了其中蛋白质质谱分析的工作,对老师研究工作发表高质量文章与有荣焉。


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