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通过绿藻膜蛋白质组学进行的绿藻生理机能与分类研究

Membrane proteomic insights into the physiology and taxonomy of a green microalga

研究对象:绿藻(Green microalga)
期 刊:Plant Physiology
影响因子:6.454
发表单位:墨西哥国立自治大学、南十字星大学
发表时间:2017年1月

一、研究背景

Ettlia oleoabundans 是一种未被测序过的产油绿色微藻,尽管利用这种微藻的酰基脂质加工化合物具有显著的生物价值,但是我们对于Ettlia oleoabundans的生理学与生物化学缺乏最 基本的理解,特别是氮缺乏状况下的脂质积累过程。本研究使用基于RNA-Seq的蛋白质组学方法,配合手工注释,首次报道了Ettlia oleoabundans的膜蛋白质组。利用此方法,首次鉴 定到了几种新发蛋白,并证明LC MS/MS技术与电泳技术相结合可用于确定目标蛋白的细胞内定位。

二、研究策略

取样策略
质谱策略
信息分析

E.oleoabundans 在缺氮状态下培养4天, 提取微粒体

使用FFZE方法将样本分组分,选取总微粒体 样本与FFZE组分样本进行质谱检测,DDA质 谱策略(Orbitrap )

基于RNA-Seq结果,构建 E.oleoabundans 蛋白质数据库,并与Viridiplantae蛋白库合并 搜库,对所鉴定蛋白进行功能注释

三、研究结果

  • 1. Ettlia oleoabundans膜蛋白质组

    本文使用基于RNA-Seq的蛋白质组学策略,利用从头 测序产生的转录组数据作为指导,组建包含54,652条 非冗余预测蛋白质序列的 E.oleoabundans蛋白质数据 库。将 E.oleoabundans蛋白质数据库与Viridiplantae 蛋白库进行合并后搜库,共鉴定到551种蛋白质 (18,902个谱图),其中404种蛋白在4个生物学重复 中的至少2个鉴定到。与仅使用Viridiplantae数据库 相比,这个数字增加了13.5倍。

  • 2. 发现几种新发蛋白,并通过质谱分析,确定了其细胞定位

    本研究对 E.oleoabundans中新发现的光合作用蛋白PSBS(图 1)和MPH1(图2)进行了鉴定。PSBS和MPH1蛋白之前被认 为是高等光合作用生物所特有的。除了与光合作用相关的蛋白 外,本研究还检测到RP2-CLC蛋白,这是一种新型的结构域蛋 白,可能参与低等真核生物中网格蛋白包裹的囊泡细胞内运输 过程。本研究还证实PSBS和MPH1存在于叶绿体,而RP2-CLC 存在于细胞膜(图3)。

  • 3. 膜蛋白质组功能注释,重新确定了 E.oleoabundans的系统分类学地位

    E.oleoabundans目前被归属于绿藻纲,不过本项研究发 现的92%的蛋白质与共球藻纲类物种具有同源性,而仅有 3%的蛋白与绿藻纲类同源。而且对于特异蛋白PSBS、 MPH1、TBCC、RP2-CLC的系统进化分析也显示, E.oleoabundans与C.variabilis(共球藻纲)的亲缘关系 比与绿藻纲更近。
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四、研究结论

本研究针对产油微藻的膜蛋白质组学进行了详细的研究。利用基于RNA-Seq的蛋白质组学策略,共鉴定到551种蛋白质,其中404种蛋白在4个生物学重复中的至少2个都鉴定到。发现2 种与光合作用相关的新发蛋白PSBS和MPH1。另外还检测到1种新型的结构域蛋白RP2-CLC,预测其可能参与囊泡的细胞内运输。对于膜蛋白质组的功能注释重新确定了E.oleoabun- dans与共球藻纲亲缘性更近。

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