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
2017-12-28
中科新生命
4801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。
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
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。
