本期解读
iTRAQ-based quantitative proteomic reveals proteomic changes in Serratia sp. CM01 and mechanism of Cr(Ⅵ) resistance
发表杂志：Ecotoxicology and Environmental Safety
发表日期：2021.11.22
影响因子：6.291
技术：iTRAQ蛋白质组学技术
研究背景
Cr (Ⅵ)是世界范围内常用的重金属，处理Cr(Ⅵ)污染最有效的方法是将Cr(Ⅵ)转化为Cr(III)。许多微生物具有还原Cr(Ⅵ)的能力，然而，降Cr(Ⅵ)微生物的开发仍停留在筛选、分离、鉴定等表面阶段，这些细菌在Cr(Ⅵ)胁迫下的反应机制尚不清楚。Serratia sp. CM01是一株具有抗Cr和还原能力的野生菌株，这篇文章通过iTRAQ蛋白质组学技术和一系列验证实验阐明了CM01耐Cr(Ⅵ)或降低Cr的可能存在的机制。
技术路线
研究结果
1、差异表达蛋白质的鉴定、功能注释和富集分析
首先作者通过iTRAQ蛋白质组学技术，在WT CM01和驯化的CM01总共鉴定到2750个蛋白，其中646个蛋白有显著差异表达，上调蛋白343个，下调蛋白303个。研究通过注释到涉及氧化还原酶、能量代谢、磷酸肌醇代谢、磷酸戊糖途径等系统中筛选出上调（下表1）和下调（下表2）与Cr(VI)还原和耐受相关的关键蛋白。
对646种差异表达蛋白进行GO功能分类，一些与代谢过程、细胞过程、细胞部分、细胞、催化活性、结合等功能有关的重要蛋白质在驯化的CM01显著上调（下图1）。通过KEGG分类对这些蛋白的相关代谢组学途径进行分析，在上调和下调的差异蛋白中，有四种功能注释相同的途径，分别是“代谢途径”、“次生代谢产物的生物合成”、“不同环境下的微生物代谢”和“ABC转运体”，其中涉及“在不同环境中微生物代谢”的蛋白主要是下调蛋白，这表明它可能在驯化的CM01对Cr(Ⅵ)胁迫的抗性中发挥重要作用（下图2）。
KEGG通路富集分析显示不同功能通路下差异显著的蛋白分布，其中代谢通路、糖酵解/糖异生、磷酸戊糖途径和肌醇磷酸盐代谢均显著富集（下图3）。
接下来作者通过分析Cr(Ⅵ)-胁迫相关蛋白的表达和功能注释, 根据CM01蛋白差异表达结果，选取7个可能在Cr(Ⅵ)还原和耐受中发挥重要作用的蛋白做验证实验。（铁蛋白（ftnA）能够增强机体耐受性，双功能多粘菌素抵抗蛋白（ArnA）在细胞的渗透屏障起关键作用，硫酸盐饥饿诱导蛋白（fliY_1）参与调控微生物的重金属抗性，谷氧还蛋白家族（grxA）在免受氧化损伤方面起着十分重要的作用，黄素氧还蛋白（fldA）是广泛存在于原核生物中的一类重要的电子传递载体，与防氧保护系统有关，硫氧还蛋白（trxA）在缺氧相应条件下起着调节作用，这些蛋白先前被报道参与了微生物的氧化应激反应。氧化还原酶（DX900_04235）也与微生物的氧化应激反应有关）。
2、基因水平的验证
作者进一步通过RT-qPCR进一步验证了蛋白质组学实验的质量。采用RT-qPCR方法验证ftnA，grxA，ArnA，fldA，trxA，fliY_1
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