打開水產(chǎn)科學研究新視角 | 琥珀�；�修飾組+代謝組揭示水產(chǎn)動物病原菌的代謝調(diào)控機制

 隨著組學研究步入后基因組時代，蛋白質(zhì)組、修飾蛋白質(zhì)組、代謝組、多組學研究逐步向生命科學研究的各個領域滲透。盡管，相對于發(fā)展迅速的醫(yī)學等領域，水產(chǎn)科學中對修飾組等較新組學技術的應用起步較晚，但目前已有不少高質(zhì)量文章發(fā)表，這為水產(chǎn)科學研究領域打開了新的研究視角。

本期，小編將為大家?guī)�來一�?9年2月發(fā)表于質(zhì)譜權威期刊《Molecular & Cellular Proteomics》的文章，該文章運用琥珀�；�修飾、代謝組，揭示了水產(chǎn)病原菌的琥珀�；�修飾在群體感應與代謝中的關鍵作用。

Integrated Succinylome Profiling and Metabolomics Reveal Crucial

Role of S-ribosylhomocysteine lyase

in Quorum Sensing and Metabolism of Aeromonas hydrophila 

Molecular & Cellular Proteomics

IF= 5.236

原文鏈接：

https://www.mcponline.org/content/early/2018/10/23/mcp.ra118.001035

研究背景：

嗜水氣單胞菌（Aeromonas hydrophila）是水產(chǎn)養(yǎng)殖中最常見的致病菌之一，能夠?qū)е卖~類的出血性敗血癥。嗜水氣單胞菌屬于革蘭氏陰性菌，其能通過群體感應(Quorum sensing，QS)，誘導的信號分子(Autoinducers，AIs)監(jiān)控環(huán)境中菌體濃度，進而調(diào)控其致病性。研究發(fā)現(xiàn)，S-核糖基高半胱氨酸裂合酶(S-ribosylhomocysteinelyase，LuxS)的活性在群體感應、生物膜形成、生物發(fā)光、毒性和抗生素耐藥等方面發(fā)揮重要作用，然而翻譯后修飾對該蛋白酶的調(diào)控機制還未曾報道。

材料：

嗜水氣單胞菌ATGCC7966；對照菌株（CK）和 LuxS酶突變菌株（K23R 、K30R、K23E 、K30E）。

技術方法：

琥珀酰化修飾組，代謝組學

技術路線：

實驗結果：

1. 賴氨酸琥珀酰化修飾分析

對嗜水氣單胞菌ATGCC7966，進行賴氨酸琥珀�；�修飾分析。最終總共鑒定到來源于666個蛋白的2174個賴氨酸琥珀�；�位點。進一步通過motif分析，得到8個保守基序，賴氨酸琥珀�；�序列基序分析表明，不同菌種對底物有共同的偏好。蛋白二級結構預測表明，賴氨酸琥珀�；�可能通過二級結構轉(zhuǎn)換影響蛋白活性，例如：位于蛋白結構內(nèi)部的賴氨酸位點參與底物酶的結合和催化活性。

亞細胞定位、生物功能及通路注釋結果顯示賴氨酸琥珀酰化修飾蛋白主要存在于細胞質(zhì)中，主要參與核心能量代謝、生物合成、翻譯過程和底物結合等重要功能。蛋白互作分析表明，嗜水氣單胞菌的賴氨酸琥珀酸化蛋白參與到多種代謝途徑中，例如：TCA循環(huán)，戊糖磷酸途徑，糖酵解、糖異生，丙酮酸代謝等。

2. 篩選修飾蛋白進行驗證并探究修飾位點功能

進一步，作者對6個候選琥珀酰化蛋白進行驗證（LuxS、PkG等），先通過Co-IP富集候選的修飾蛋白，隨后利用琥珀�；�抗體進行WB，證明了這些蛋白確實發(fā)生了琥珀酰化修飾。隨后，作者鎖定了一個調(diào)節(jié)群體感應自誘導劑AI-2的合成酶-----LuxS進行深入研究，通過對LuxS的修飾位點K23R與K30R進行突變，研究發(fā)現(xiàn)LuxS蛋白的琥珀�；�修飾正調(diào)控該蛋白酶的活性，從而促進了AI-2的合成及其與其它細菌間的交流。

3. LuxS位點突變菌株的代謝組分析

作者進一步對LuxS位點突變菌株進行代謝組分析，研究一共檢測到271種代謝物。組學結果表明， LuxS蛋白酶影響氨基酸、脂肪酸和硫代謝，LuxS通過可逆調(diào)控其K23、K30位點的琥珀酰化狀態(tài)，巧妙地控制氨基酸、脂肪酸和硫代謝等中心代謝途徑。

小編總結：

研究作者利用琥珀酰化修飾組進行分析與篩選，目的是找到感興趣的蛋白進一步分析。由于�；�修飾對代謝的廣泛調(diào)節(jié)，作者最后也將目標放在一個S-核糖同型半胱氨酸裂合酶（LuxS）上，其首先證明了該酶上的修飾位點對表型的影響。為了進一步揭示其更多潛在功能，作者由進行了代謝組學，發(fā)現(xiàn)LuxS上的K30琥珀酰化可能抑制luxs基因在活化甲基循環(huán)（amc）的作用，并且k23和k30位點都參與氨基酸代謝。最終，研究揭示了嗜水氣蛋白菌中，LuxS酶的賴氨酸琥珀酸化修飾調(diào)控著細菌的生長及對外界動態(tài)環(huán)境的適應機制。

本文是一篇思路簡單清晰、邏輯順暢的文章，值得我們借鑒的是，做完修飾組學之后，鎖定目標蛋白，可進一步進行代謝組的分析，這也是提升文章質(zhì)量的好方法。目前，中科新生命無論在修飾組學還是代謝組學方面，均有專業(yè)的技術平臺保證，且擁有多篇高水平客戶文獻，歡迎感興趣的老師前來咨詢。