硝酸钠促地衣芽胞杆菌WX-02高产聚γ-谷氨酸的蛋白质组学研究

论文摘要

聚γ-谷氨酸（γ-PGA）是一种微生物合成的高分子胞外氨基酸聚合物,在众多领域均有广泛应用。硝酸钠在微生物的生长过程中主要作为氮源和最终电子受体起作用,为微生物生长提供了物质和能量。目前硝酸钠已被证实可促进地衣芽胞杆菌WX-02合成y-PGA,但其作用机制却并不清楚。本课题利用iTRAQ技术研究了添加5 g/L硝酸钠条件下Bacillus licheniformisWX-02蛋白质组的变化。首先考察了地衣芽胞杆菌WX-02在添加和不添加硝酸钠条件下的发酵情况,发现发酵至12 h时菌体内的各项生理活动正处于一个高度活跃的状态,故选择该时间点的菌体进行蛋白质组学分析。经蛋白质组学技术分析,在两种条件下共检测到了 1533个蛋白,其中添加硝酸钠后表达上调的蛋白质有193个,表达下调的有301个。这些差异蛋白参与了菌体内大多数生理活动。其中,代谢加强的主要包括三羧酸循环,氨基酸代谢,能量合成,次级代谢以及基因的复制、转录和翻译;代谢减弱的主要是糖酵解,戊糖磷酸化代谢,辅酶代谢,转录后翻译,信号转导以及细胞壁、细胞膜的形成。经分析发现,硝酸钠促进γ-pGA的合成主要通过影响以下几方面来进行:延长了菌体活性周期;促进碳源流入三羧酸循环,为γ-pGA的合成提供足够多的底物谷氨酸;谷氨酸更多地用于聚合形成γ-pGA;促进γ-PGA的分泌。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 前言
• 1.1 聚γ-谷氨酸的性质和应用
• 1.2 聚γ-谷氨酸的微生物合成
• 1.2.1 聚γ-谷氨酸的产生菌株
• 1.2.2 提高聚γ-谷氨酸产量的研究
• 1.2.3 聚γ-谷氨酸合成的分子机制研究
• 1.3 蛋白质组学简介
• 1.3.1 蛋白质组学技术发展
• 1.3.2 iTRAQ技术简介
• 1.3.3 蛋白质组学在微生物中的应用
• 1.4 地衣芽胞杆菌的蛋白质组学研究进展
• 1.4.1 地衣芽胞杆菌在营养匮乏下的蛋白质组学研究进展
• 1.4.2 地衣芽胞杆菌在环境压力下的蛋白质组学研究进展
• 1.5 硝酸盐生理作用研究
• 1.5.1 硝酸盐的生理作用
• 1.5.2 硝酸盐的分子作用机制
• 1.5.3 硝酸盐影响细胞代谢的组学研究
• 1.6 研究目的与意义
• 2. 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌株
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 培养条件
• 2.1.4 主要试剂
• 2.1.5 主要仪器
• 2.1.6 主要缓冲液配方
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 γ-PGA浓度检测
• 2.2.2 残留葡萄糖和谷氨酸含量的检测
• 2.2.3 硝酸钠和亚硝酸钠浓度的测定
• 2.2.4 胞质蛋白与膜蛋白提取
• 2.2.5 蛋白样品定量
• 2.2.6 iTRAQ检测蛋白
• 2.2.7 标准生物信息分析
• 2.2.8 胞内代谢物的检测
• 2.2.9 数据处理方法
• 3. 结果与讨论
• 3.1 取样时间的确定
• 3.2 蛋白质的提取和检验
• 3.3 地衣芽胞杆菌WX-02在添加和不添加硝酸钠条件下的蛋白质组学分析
• 3.4 硝酸钠对地衣芽胞杆菌WX-02代谢的影响
• 3.4.1 硝酸钠对碳代谢的影响
• 3.4.2 硝酸钠对能量代谢的影响
• 3.4.3 硝酸钠对氨基酸代谢的影响
• 3.4.4 硝酸钠对调控蛋白的影响
• 3.4.5 硝酸钠对转运蛋白的影响
• 3.4.6 硝酸钠对其他生理活动的影响
• 4. 结论与讨论
• 4.1 结论
• 4.2 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表论文