高耐酸性醋酸菌差异蛋白组学的研究

【摘要】众所周知,典型的代谢产物乙酸在其浓度低于5%就具有细胞毒性。醋酸菌由于其高耐酸性而被常用于醋酸发酵工业中。本文以巴氏醋酸菌为研究对象,补料发酵长期驯化出耐高醋酸浓度的醋酸菌,并研究在高酸度培养下对细菌的细胞壁和细胞膜的形态结构的影响,从而在细胞水平上探究高酸度对微生物造成的差异。建立醋酸菌总蛋白标准图谱的双向电泳体系,利用质谱技术鉴定高酸度胁迫下的差异蛋白,从而在分子水平上解释长期适应高浓度醋酸对微生物的影响和醋酸菌的耐酸性蛋白变化机制。为食醋产业提高醋产量,减少成本消耗,提高醋酸菌的耐酸性提供科学依据。探讨不同酸度对醋酸菌的影响,分析Na+/K+-ATP酶活性以及在高酸度和低酸度下对醋酸菌细胞壁和细胞膜超微结构的影响,结果表明,酸度越高Na+/K+-ATP酶活性越高,醋酸浓度醋酸菌的形态结构造成明显影响,对部分酸度太高的细菌可能由于细胞内容物和无机盐外漏而致死,一部分为了适应这高酸度而发生变异。建立巴氏醋杆菌总蛋白质双向电泳体系。优化了蛋白样品制备、裂解液配方、IPG胶条pH范围、盐桥搭建、等电聚焦程序、上样量、染色方法等因素。利用超声破碎与TCA-丙酮沉淀相结合的样品制备方法制备蛋白质样品；裂解液配方中添加Tris和DTT；17cmpH4～7的IPG胶条；上样120μg；搭建盐桥；延长除盐时间(2h)和等电聚焦时间(80000vhr)；银染。建立了醋酸菌总蛋白双向电泳体系。采用双向电泳-生物质谱等蛋白质组学,研究了不同酸度下(43,74,96g/L)醋酸菌的总蛋白组的变化,差异蛋白点有111个,从中筛选出36个具有代表性的蛋白点,进行MALDI-TOF-MS质谱鉴定和数据库搜索、鉴定出蛋白点26个。蛋白点主要是乙醇脱氢酶类、PQQ-乙醇脱氢酶辅酶、醛酮还原酶、果糖二磷酸醛缩酶、过氧化氢还原酶类、热激蛋白类、外膜蛋白类、转录调节因子蛋白类。PQQ-乙醇脱氢酶类主要是将乙醇转化成乙酸。醛酮还原酶类是醋酸菌发酵中催化醛类物质的还原反应,还可以催化酮类物质的还原反应,还可以解毒。果糖二磷酸醛缩酶,存在于合成代谢途径如糖异生途径和戊糖磷酸循环途径,为生物体物质合成代谢提供能量ATP和底物。过氧化氢还原酶类一种抗氧化蛋白,能够分解过氧化物,通过其过氧化物还原酶活性来保护细胞免受过氧化氢、烷基过氧化物等活性氧的攻击。热激蛋白类是应激蛋白,功能是防止蛋白质变性,使其恢复原有的空间构象和生物活性。外膜蛋白是革兰氏阴性细菌的外膜上的重要组成部分,参与细胞膜的形成、维持细菌形态、新陈代谢等功能。转录调节因子在细菌细胞中具有调控功能,调节参与细菌的新陈代谢、细胞分裂、群体感应、耐恶劣环境、毒力等的目的基因。高酸度对醋酸菌的细胞膜结构和形态造成影响,高酸度下醋酸菌的差异蛋白质的丰度和结构都发生了变化。
【作者】施结燕；
【导师】梁新乐；
【作者基本信息】浙江工商大学，食品科学与工程，2013，硕士
【关键词】耐酸性；巴氏醋酸菌；细胞膜；细胞壁；蛋白组学；2-DE；

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