共代谢条件下荧蒽降解菌的差异蛋白质组学分析

以课题组筛选出的多环芳烃高效降解菌--蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)DQ01菌株为研究对象,以荧蒽为目标污染物,以牛肉膏蛋白胨培养基(LB培养基)为共代谢基质,基于同位素相对和绝对定量技术(iTRAQ)比较细菌在无机盐培养基(MSM培养基)和MSM-LB培养环境中降解荧蒽的全蛋白表达水平,旨在揭示蜡样芽孢杆菌在共代谢过程中分子代谢水平上的变化.结果共检测到64个差异表达蛋白质,其中上调表达的蛋白质有28个,下调表达的蛋白质36个.鉴定到差异蛋白的功能集中在代谢、应激反应、信息传递和调控等方面,同时对比KEGG通路富集分析的结果,也显示细菌有关能量代谢和信息传递、调控的通路产生的变化.比较细菌在是否处于共代谢下的差异蛋白表达,推测细菌在降解多环芳烃过程中的关键环节是小分子代谢和适应外界环境的通路.     

基于iTraq技术的加拿大一枝黄花提取物作用下铜绿微囊藻细胞差异表达蛋白

为研究加拿大一枝黄花提取物对藻类生长抑制作用的分子机理,应用iTraq技术结合LC-MS-MS,分析了铜绿微囊藻细胞蛋白质的差异表达.共鉴定出261种差异蛋白(变化倍数31.5),其中表达上调的220种,表达下调的41种. GO功能分类显示,加拿大一枝黄花提取物通过影响细胞代谢过程、蛋白质催化和结合功能等方式抑制藻细胞生长.KEGG通路分析表明,通路大类中富集程度位于前3位的均是代谢通路,包括能量代谢、碳水化合物代谢和氨基酸代谢,通路中富集程度最高的是糖酵解/糖异生通路.本研究发现了加拿大一枝黄花提取物对藻细胞生长抑制作用的分子靶点,为从分子层面阐明其抑藻作用提供参考,也为研究植物化感物质的抑藻机理提供了新方法.     

双氯芬酸钠对苏云金芽孢杆菌毒性的分子机制

为研究双氯芬酸钠对苏云金芽孢杆菌毒性的分子机制,使用基于iTRAQ的定量蛋白质组学技术为主要的研究方法,通过精确定量苏云金芽孢杆菌蛋白质含量并进行差异分析.本研究结果表明,双氯芬酸钠对苏云金芽孢杆菌的生长具有明显的抑制作用.分析得到了17个差异表达蛋白,其中有5个上调蛋白,主要参与脂肪酸生物合成、DNA和RNA的合成,12个下调蛋白,涉及氧化磷酸化、丙酮酸代谢、糖酵解途径、磷酸戊糖途径和氨基酸代谢等.功能分析显示,双氯芬酸钠通过影响细胞代谢过程、细胞组成和蛋白质催化等方式抑制苏云金芽孢杆菌生长.在差异表达蛋白相互作用网络中,RpoA、RplM、RplL、Tuf、InfA 5个蛋白连接度较高,属于网络中的关键节点,可能起着重要的调控作用.研究结果表明双氯芬酸钠的处理影响了苏云金芽孢杆菌多条代谢途径,干扰不同的生物过程,揭示了双氯芬酸钠对苏云金芽孢杆菌毒性的分子机制,为深入评价双氯芬酸钠对生态安全及人类健康的影响提供了重要的参考意义.     

东方伊萨酵母降解染料蛋白质组的双向电泳条件优化

利用双向凝胶电泳技术分离东方伊萨酵母Issatchenkia orientalis降解染料活性艳红K-2BP前后细胞内总蛋白质,并比较不同样品处理方法、不同上样量以及不同染色方法等对电泳结果的影响,进而获得较优的分离染料降解相关蛋白的双向凝胶电泳条件.在3种样品处理方法中,单纯超声波破碎,超声波-TCA/丙酮沉淀,超声...     

十溴联苯醚降解菌的特性及功能蛋白初步分析

筛选获得了1株对十溴联苯醚(BDE-209)有较好降解效率的菌株,经16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为铅黄肠球菌(Enterococcus casseliflavus).该株菌最适培养条件为培养基初始pH 7,培养时间48 h.E.casseliflavus对BDE-209有较好的降解效果,在含有5 mg·L-1葡萄糖的降解体系中,1 g·L-1菌体处理1 mg·L-1BDE-209,4 d时降解率达到最大(56.7%).SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳实验结果表明,在E.casseliflavus降解BDE-209的过程中,2 mg·L-1与5 mg·L-1的BDE-209可诱导菌体生成某类新的胞外蛋白,而胞内蛋白则随着BDE-209含量的增加,表现为蛋白表达量的增减以及受BDE-209抑制而不表达某些蛋白质.双向电泳实验结果检测到31个差异点,表明在降解时菌体中与降解相关的蛋白构象发生了变化,导致蛋白种类和含量变化.     

碘普罗胺降解菌Pseudomonas sp. I-24共代谢降解性能研究

菌株Pseudomonas sp.I-24(I-24)难以利用碘普罗胺(IOP)作为唯一的碳源和能源进行生长和代谢,因此本研究选用淀粉、麦芽糖、葡萄糖和甘油作为I-24共代谢IOP的外加碳源,考察了在摇瓶实验中,不同外加碳源对I-24生长及降解IOP的影响.结果表明,I-24共代谢IOP符合一级反应动力学特征,淀粉对共代谢过程的促进作用最为显著,IOP的五日降解率可达到92.7%,I-24的IOP降解酶活力在培养第3 d达到最高0.182 mU,淀粉投加的最佳浓度为1 g·L-1,然而葡萄糖和麦芽糖分别对I-24的生长和电子传递系统活性(ETSA)有着最佳促进作用,表明降解菌生长过快将导致竞争性抑制,降低IOP降解率,同时ETSA与共代谢作用无直接关联.此外,从空白样表现出的酶活力得出IOP降解酶即使在低基质条件下同样可被诱导产生.     

洋葱假单胞菌G4对三氯乙烯的降解特性研究

三氯乙烯(TCE)是地下水中最常检测到的有机污染物之一,且具有疑似致癌性,会对人类健康产生很大的危害。生物修复因其花费低,并能将TCE彻底降解而被广泛关注。Burkholderia cepacia.G4是一种能有效降解TCE的微生物菌株。文章从共代谢基质种类、接种时期、耐受性3个方面研究了G4菌株对TCE的降解特性。研究结果表明,对于3种共代谢基质—葡萄糖、苯酚和甲苯,G4菌株能够以甲苯和苯酚为基质进行TCE的代谢降解,而无法利用葡萄糖进行共代谢降解;苯酚-TCE共代谢降解速率高于甲苯-TCE的共代谢降解速率;G4以苯酚-TCE为共代谢基质,其在稳定期对TCE的降解速率要高于对数期,降解速率为1 040μg/(L·h);G4菌株对TCE的耐受浓度约为10 mg/L。     

实验室条件下利用玉米淀粉工业废液生产SCP的研究

玉米淀粉工业废液中含有丰富的有机物质可以作为微生物生长繁殖的营养基质。本研究在试验室条件下进行了以玉米淀粉工业废液为基质生产ＳＣＰ－单细胞蛋白质的试验。试验结果表明：以其为原料生产ＳＣＰ，既可获得微生物菌体蛋白，又可净化淀粉生产废液，减少环境污染，具有良好的经济效益和环境效益。     

MALDI-TOF-MS鉴定生物脱氮细菌的方法研究

采用基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)对生物脱氮废水处理系统中分离得到的两株细菌进行蛋白质质量指纹图谱分析。对供试细菌,比较样品处理方法和基质选择对细菌蛋白质质量指纹图谱的影响,获得优化的实验条件,并对方法的重现性进行了研究。建立了一种快速的细菌蛋白质质量指纹图谱鉴定方法。结果显示:该方法灵敏度高,且分析过程简单快速,具有广泛的开发和应用意义。     

基于玛氏骨条藻(Skeletonema marinoi)转录组的氮代谢途径解析

本研究分别选取了不同生长时期、不同温度培养以及低硅条件培养的玛氏骨条藻（Skeletonema marinoi）,以Illumina Hiseq 2000平台进行转录组高通量测序分析,共获得39,098个转录本。通过NR注释、GO注释和KEGG通路注释等一系列生物信息学手段对该转录组进行了基因注释和代谢途径分析。在此基础上重点分析了玛氏骨条藻的氮代谢途径,发现共存在20种酶和蛋白及6条相关代谢途径。对38个编码这些酶的基因序列比对结果表明,其与假微型海链藻同源基因具有较高的一致性。同时对这些样品进行数字基因表达谱分析,获得不同生长时期氮代谢途径中酶和蛋白的编码基因的差异表达情况:与对数期相比,在稳定期参与硝酸盐同化过程的两种酶（硝酸盐还原酶、亚硝酸还原酶）的基因和参与氨氮代谢的两种酶（氨甲酰磷酸合成酶和氨基甲酸激酶）的基因均有明显的上调表达,这是玛氏骨条藻对所处的不同生长状态下氮元素存在形态的变化所做出的分子响应。由转录组测序构建的代谢途径及相关基因的差异表达信息有助于对玛氏骨条藻氮代谢关键酶基因调控过程的解析,为进一步研究赤潮藻氮素营养限制过程中相关基因的表达调控模式奠定了基础,可为深入了解赤潮藻对营养元素的利用提供依据。     

Response mechanism of Chlamydomonas reinhardtii to nanoscale bismuth oxyiodide (nano-BiOI): Integrating analysis of mineral nutrient metabolism and metabolomics

Nanoscale bismuth oxyiodide (nano-BiOI) is widely studied and applied in environmental applications and biomedical fields, with the consequence that it may be deposited into aquatic environments. However, the impact of nano-BiOI on aquatic ecosystems, especially freshwater microalga, remains limited. Herein, the nano-BiOI was synthesized and its response mechanism towards microalga Chlamydomonas reinhardtii was evaluated. Results showed that a low concentration of nano-BiOI (5 mg/L) could stimulate algal growth at the early stage of stress. With the increase in concentration, the growth rate of algal cells was inhibited and showed a dose effect. Intracellular reactive oxygen species (ROS) were significantly induced and accompanied by enhanced lipid peroxidation, decreased nonspecific esterase activity, and significantly upregulated glutathione S-transferase activity (GST) activity. Mineral nutrient metabolism analysis showed that nano-BiOI significantly interfered with the mineral nutrients of the algae. Non-targeted metabolomics identified 35 different metabolites (DEMs, 22 upregulated, and 13 downregulated) under 100 mg/L BiOI stress. Metabolic pathway analysis demonstrated that a high concentration of nano-BiOI significantly induced metabolic pathways related to amino acid biosynthesis, lipid biosynthesis, and glutathione biosynthesis, and significantly inhibited the sterol biosynthesis pathway. This finding will contribute to understanding the toxicological mechanisms of nano-BiOI on C. reinhardtii.     

Comparative proteomic study and functional analysis of translationally controlled tumor protein in rice roots under Hg2+ stress

So far, very little is known about mercury stress-induced intercellular metabolic changes in rice roots at the proteome level. To investigate the response of rice roots to mercury stress, changes in protein expression in rice roots were analyzed using a comparative proteomics approach. Six-leaf stage rice seedlings were treated with 50 μmol/L HgCl₂ for 3 hr; 29 protein spots showed a significant changes in abundance under stress when compared with the Hg²⁺-tolerant rice mutant and wild type (Zhonghua 11). Furthermore, all these protein spots were identified by mass spectrometry to match 27 diverse protein species. The identified proteins were involved in several processes, including stress response, redox homeostasis, signal transduction, regulation and metabolism; some were found to be cellular structure proteins and a few were unknown. Among the up-regulated proteins, OsTCTP (translationally controlled tumor protein) was chosen to perform hetereologous expression in yeast which was presumed to participate in the Hg²⁺ tolerance of rice, providing evidence for its role in alleviating Hg²⁺ damage. Among the many tests, we found that OsTCTP-overexpressed yeast strains were more resistant to Hg²⁺ than wild-type yeast. Thus, we propose that OsTCTP contributes to Hg²⁺ resistance. Here we present, for the first time, the functional characterization of OsTCTP in connection with Hg²⁺ stress in plants.     

污泥中一株产耐高温蛋白酶菌株的分离、鉴定及酶学特性

蛋白酶是水解蛋白质肽键的一类酶的总称,它可将蛋白质分解、转化为氨基酸,从而被动植物体直接吸收利用.基于此,以江苏省无锡市太湖新城污水处理厂的污泥为材料,通过观察水解圈大小和蛋白酶活性测定等方法,从中筛选出一株高产蛋白酶菌株TC16.同时,参照《伯杰氏细菌鉴定手册》和《常见细菌鉴定手册》,根据其形态学特征、生理生化特性,并结合16SrDNA序列的比对分析结果发现,该菌属于芽孢杆菌属菌株.对其酶学性质的研究发现,从该污泥中分离得到的菌株TC16分泌的胞外蛋白水解酶的活性最高可达621U·mL-1.研究表明,与其他芽孢杆菌属菌株相比,TC16菌株分泌的蛋白酶具有较高的酶活性,且具有较宽范围的pH和温度耐受性.     

水网藻种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用研究

研究了不同浓度水网藻种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用以及对叶绿素a和抗氧化酶活性(SOD、CAT、POD)的影响.结果表明,水网藻种植水对铜绿微囊藻的抑制效果明显,20%～80%浓度的种植水第8 d的平均抑藻率达到98.9%,藻细胞几乎全部死亡.在种植水的作用下藻细胞叶绿素a含量迅速降低,叶绿素a遭到破坏.实验前2 d由于受到活性氧的刺激铜绿微囊藻抗氧化酶活性增加,且都高于对照组,随着抗氧化酶活性达到极限,活性氧开始积累并破坏细胞的正常代谢,抗氧化酶活性迅速降低,80%浓度的实验组至第8 d时SOD、CAT、POD活性分别仅为31、6、5 U.mg-1.水网藻种植水经过高温处理后对铜绿微囊藻基本没有抑制作用,说明种植水中的抑藻物质具有热不稳定性.     

三唑磷作用下翡翠贻贝抑制性消减杂交文库构建与分析

采用抑制性差减杂交技术,构建了三唑磷农药急性胁迫下翡翠贻贝雌贝性腺正反向消减杂交cDNA文库.正反向文库共有117个表达序列标签（expressed sequence tags,ESTs）与NCBI数据库中已知功能蛋白具较高同源性,假定蛋白12种,另有195个ESTs未检索到同源序列.正向文库中含有细胞周期蛋白、性激素合成蛋白、DNA修复蛋白、能量代谢相关蛋白等一系列与生殖、应激适应和代谢相关的转录本信息,而反向文库中的差异ESTs主要涉及DNA复制、转录和翻译调控基因以及骨架蛋白.结果表明三唑磷对翡翠贻贝的毒性涉及到生殖调控、能量代谢、应激适应、转录翻译调控等生理代谢的多个方面,正向文库中发现的几种生殖调控基因（细胞周期蛋白、周期蛋白依赖性蛋白激酶、合子DNA复制许可因子、精子特异性蛋白、雌激素硫酸转移酶和卵黄膜卵透明带域蛋白）可能是三唑磷生殖干扰毒性作用过程中的关键基因,这为有机磷农药的生殖毒性探索提供了基础数据.