利用比较蛋白质组学与代谢组学研究Lactobacillus casei Zhang在葡萄糖限制性环境中的生长代谢规律
发布时间：2020-09-08 18:36
随着人们对乳酸菌认识不断提高,乳酸菌的市场发展前景广阔。乳酸菌在工业化生产及功能应用过程中不可避免的会面临各种各样的胁迫环境的考验,例如其在发酵豆乳的过程中会受到葡萄糖限制性环境的影响,这种胁迫因素下不仅会影响细胞的生理状况和性质,更成为困扰益生乳酸菌工业化生产和功能应用的重要瓶颈。因此有必要采用行之有效的方法对益生乳酸菌适应生产过程的营养胁迫环境机制进行深入研究。由于本研究以原始菌株LactobacilluscaseiZhang以及为期近四年的葡萄糖限制性环境下传代的1000代、2000代、3000代、4000代、5000代、6000代、7000代、8000代L.casei Zhang菌株为蛋白质组学研究对象,采用串联质谱标签(TMT)技术对标记后的菌株中蛋白质进行鉴定、定量及生物信息学分析。其结果表明:(1)由葡萄糖限制诱导差异表达蛋白质主要与果糖和甘露糖代谢,氨基酸合成、碳代谢、磷酸戊糖、糖酵解/糖异生以及磷酸转移酶系统(PTS)有关;(2)在不同胁迫代数的GO功能注释中发现差异蛋白质的功能主要集中在代谢、细胞、膜的进程中;主要行使的分子功能为催化活性;(3)在胁迫过程中关键差异蛋白质通过在不同代数之间自身表达量的上调与下调来调节其它细胞的碳水化合物、能量、核酸、氨基酸以及膜转运代谢来保护L.casei Zhang对抗葡萄糖胁迫的环境。以L.casei Zhang原始菌株以及在葡萄糖限制性环境下的2000代、4000代、6000代以及8000代菌株作为非靶向代谢组学研究对象。代谢组学结果表明:(1)葡萄糖限制环境中不同代数的差异表达代谢物质主要富集在糖酵解/糖异生、天冬氨酸代谢、果糖和甘露糖的降解、乳糖合成、半光氨酸以及色氨酸代谢途径;(2)在细胞生长后期葡萄糖被消耗后,细胞通过其它物质例如氨基酸来代替糖,在这期间糖的替代物质被广泛生产和利用以起到保护细胞的作用;(3)在葡萄糖限制性胁迫环境中检测到的差异代谢物主要参与碳水化合物代谢(β-D-果糖1,6-一.磷酸、甘油醛-3-磷酸)、氨基酸代谢(L-脯氨酸、L-丝氨酸、L-大冬酰胺)、核苷酸代谢(胸腺嘧啶、尿苷、腺苷)等途径。综上所述,L.casei Zhang胁迫环境下的蛋白质组学与代谢组学研究,一方面可为抗胁迫益生乳酸菌的筛选奠定坚实的理论基础;另一方面也可为益生乳酸菌工业化生产工艺的优化改进提供必要的理论指导。
【学位单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q936;TS201.3
【部分图文】：
＇Ｍ，T 以单独使用，也逡逑T 以串联在－起以充分利用各Ｇ的优势（图２）。逡逑图２中显示了邋ＥＳＩ和ＭＡＬＤＩ中的电离和样品引入过程，并展不了不同仪器配逡逑置（ａ－ｆ）及其典型的离子源。逡逑
图２用于蛋白质组学中的质谱仪逡逑Ｆｉｇ．２逦Ｍａｓｓ邋ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ邋ｕｓｅｄ邋ｉｎ邋ｐｒｏｔｅｏｍｅ邋ｒｅｓｅａｒｃｈ１６５，逡逑典型的蛋白质组学实验一般包括五个步骤（图３）。ｆ先，通过生物化学方法逡逑或亲和层析分离从细胞裂解物或组织中提取待分离的蛋白质，这个过程通常钽括了逡逑一维凝胶电泳，并定义了要分析的亚蛋白质组。全蛋白质的质谱分析法比肽的质谱逡逑分析法灵敏度低，并且完整蛋白质本身的质量不足以进行鉴定，因此，蛋白质在第逡逑二阶段中，通常经过胰蛋白酶进行酶促降解，降解为多肽，从而产生具有碳末端质逡逑子化氨基酸的多肽，这在随后的肽测序中提供了一定的优势；在第三阶段，通过在逡逑非常细的毛细管中的一个或多个高压液相色谱分离肽，并洗脱到电喷雾离子源中，逡逑在离子源中，肽通过小的高电荷液滴被雾化。蒸发后，多次质子化的肽进入质谱仪，逡逑并且在第４阶段
光谱（ＮＭＲ和ＭＳ）技术的进步实现了在低浓度水乎下测量生物样品中的代谢物的逡逑可能。－般来说，ＮＭＲ涵盖了代谢组学的综合特征，而ＭＳ则适用十更高灵敏度的逡逑测量（图４）。在代谢组学领域，有两种分析策略，即非靶向代谢组学（Ｔａｒｇｅｔ逡逑ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃ）进行全局代谢分析和革巴向（Ｎｏｎ－ｔａｒｇｅｔ邋ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃ）代谢组学。逡逑ｇ＇逦－逦ｙｖ－邋■邋Ｏｒｙａｎｉｃ邋ＶｃｉｔＫ逡逑ｍｇ／ｍ！逦＾逡逑ＮＭＲ邋ｊ逦Ｌｌ，ｍ邋ｓ逡逑＼ｍｉｎｏ邋＼ｃｉ＜ｔｓ逡逑、厂逦Ｗｇ／ｍ邋丨逦Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ逡逑、翁“妨逦Ｓｌｅｎｉｉｄｓ逡逑Ｓｐｆｃｔｒｏｍｃ．ｒｖ邋＾逦Ｋｉｅｏｓａｎｏｉｒｉｓ逡逑（１Ｃ邋／ＭＳ，邋ＧＣ邋／ＭＳ，邋Ｃ邋Ｆ．／ＭＳ）逦ｎｇ／ｍ｜逡逑＾逦＆／逦Ｎｅｕｒｏｔｎｉｎｊｉｉｎｉｌｔｅｒｊｉ逡逑Ｐｅｐｔｉｄｅｓ逡逑ｎＳＴＯＭ邋－ｓ逡逑肉神Ｔｒａｃｅ邋ｅｌｅｍｅｎｔｓ逡逑图４代谢组学分析方法逡逑Ｆｉｇ．邋４邋Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ邋ｍｅｔｈｏｄｓ邋ｔｈａｔ邋ｃａｎ邋ｂｅ邋ｕｓｅｄ邋ｆｏｒ邋ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ逡逑近年来，基于质谱的代谢组学取得了巨大的进步，随着气相色谱、毛细管电锇、逡逑液相色谱＾１１括毛}0管整体色谱和超Sh相液相色谱方法的不断发展实现分离，使得科逡逑研：丨：作者在色谱分离、电离和质谱分析方面有／多种选择。结合液相色谱可以使用逡逑ＥＳＩ、ＡＰＣ丨以及大气压光致电离（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｐｈｏｔｏｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ，ＡＰＰＩ）实现逡逑电离。质谱仪包括四级杆和离子阱
本文编号：2814498
【学位单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q936;TS201.3
【部分图文】：
＇Ｍ，T 以单独使用，也逡逑T 以串联在－起以充分利用各Ｇ的优势（图２）。逡逑图２中显示了邋ＥＳＩ和ＭＡＬＤＩ中的电离和样品引入过程，并展不了不同仪器配逡逑置（ａ－ｆ）及其典型的离子源。逡逑
图２用于蛋白质组学中的质谱仪逡逑Ｆｉｇ．２逦Ｍａｓｓ邋ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ邋ｕｓｅｄ邋ｉｎ邋ｐｒｏｔｅｏｍｅ邋ｒｅｓｅａｒｃｈ１６５，逡逑典型的蛋白质组学实验一般包括五个步骤（图３）。ｆ先，通过生物化学方法逡逑或亲和层析分离从细胞裂解物或组织中提取待分离的蛋白质，这个过程通常钽括了逡逑一维凝胶电泳，并定义了要分析的亚蛋白质组。全蛋白质的质谱分析法比肽的质谱逡逑分析法灵敏度低，并且完整蛋白质本身的质量不足以进行鉴定，因此，蛋白质在第逡逑二阶段中，通常经过胰蛋白酶进行酶促降解，降解为多肽，从而产生具有碳末端质逡逑子化氨基酸的多肽，这在随后的肽测序中提供了一定的优势；在第三阶段，通过在逡逑非常细的毛细管中的一个或多个高压液相色谱分离肽，并洗脱到电喷雾离子源中，逡逑在离子源中，肽通过小的高电荷液滴被雾化。蒸发后，多次质子化的肽进入质谱仪，逡逑并且在第４阶段
光谱（ＮＭＲ和ＭＳ）技术的进步实现了在低浓度水乎下测量生物样品中的代谢物的逡逑可能。－般来说，ＮＭＲ涵盖了代谢组学的综合特征，而ＭＳ则适用十更高灵敏度的逡逑测量（图４）。在代谢组学领域，有两种分析策略，即非靶向代谢组学（Ｔａｒｇｅｔ逡逑ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃ）进行全局代谢分析和革巴向（Ｎｏｎ－ｔａｒｇｅｔ邋ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃ）代谢组学。逡逑ｇ＇逦－逦ｙｖ－邋■邋Ｏｒｙａｎｉｃ邋ＶｃｉｔＫ逡逑ｍｇ／ｍ！逦＾逡逑ＮＭＲ邋ｊ逦Ｌｌ，ｍ邋ｓ逡逑＼ｍｉｎｏ邋＼ｃｉ＜ｔｓ逡逑、厂逦Ｗｇ／ｍ邋丨逦Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ逡逑、翁“妨逦Ｓｌｅｎｉｉｄｓ逡逑Ｓｐｆｃｔｒｏｍｃ．ｒｖ邋＾逦Ｋｉｅｏｓａｎｏｉｒｉｓ逡逑（１Ｃ邋／ＭＳ，邋ＧＣ邋／ＭＳ，邋Ｃ邋Ｆ．／ＭＳ）逦ｎｇ／ｍ｜逡逑＾逦＆／逦Ｎｅｕｒｏｔｎｉｎｊｉｉｎｉｌｔｅｒｊｉ逡逑Ｐｅｐｔｉｄｅｓ逡逑ｎＳＴＯＭ邋－ｓ逡逑肉神Ｔｒａｃｅ邋ｅｌｅｍｅｎｔｓ逡逑图４代谢组学分析方法逡逑Ｆｉｇ．邋４邋Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ邋ｍｅｔｈｏｄｓ邋ｔｈａｔ邋ｃａｎ邋ｂｅ邋ｕｓｅｄ邋ｆｏｒ邋ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ逡逑近年来，基于质谱的代谢组学取得了巨大的进步，随着气相色谱、毛细管电锇、逡逑液相色谱＾１１括毛}0管整体色谱和超Sh相液相色谱方法的不断发展实现分离，使得科逡逑研：丨：作者在色谱分离、电离和质谱分析方面有／多种选择。结合液相色谱可以使用逡逑ＥＳＩ、ＡＰＣ丨以及大气压光致电离（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｐｈｏｔｏｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ，ＡＰＰＩ）实现逡逑电离。质谱仪包括四级杆和离子阱
本文编号：2814498
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