打開水產(chǎn)科學(xué)研究新視角 | 琥珀�；�修飾組+代謝組揭示水產(chǎn)動(dòng)物病原菌的代謝調(diào)控機(jī)制

本期，小編將為大家?guī)��?lái)一篇19年2月發(fā)表于質(zhì)譜權(quán)威期刊《Molecular & Cellular Proteomics》的文章，該文章運(yùn)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(yīng)與代謝中的關(guān)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(guò)群體感應(yīng)(Quorum sensing，QS)，誘導(dǎo)的信號(hào)分子(Autoinducers，AIs)監(jiān)控環(huán)境中菌體濃度，進(jìn)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(yīng)、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(duì)該蛋白酶的調(diào)控機(jī)制還未曾報(bào)道。

材料：

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

技術(shù)方法：

琥珀�；�修飾組，代謝組學(xué)

技術(shù)路線：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

1. 賴氨酸琥珀酰化修飾分析

對(duì)嗜水氣單胞菌ATGCC7966，進(jìn)行賴氨酸琥珀�；�修飾分析。最終總共鑒定到來(lái)源于666個(gè)蛋白的2174個(gè)賴氨酸琥珀�；�位點(diǎn)。進(jìn)一步通過(guò)motif分析，得到8個(gè)保守基序，賴氨酸琥珀酰化序列基序分析表明，不同菌種對(duì)底物有共同的偏好。蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)表明，賴氨酸琥珀�；�可能通過(guò)二級(jí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換影響蛋白活性，例如：位于蛋白結(jié)構(gòu)內(nèi)部的賴氨酸位點(diǎn)參與底物酶的結(jié)合和催化活性。

亞細(xì)胞定位、生物功能及通路注釋結(jié)果顯示賴氨酸琥珀�；�修飾蛋白主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，主要參與核心能量代謝、生物合成、翻譯過(guò)程和底物結(jié)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(jìn)行驗(yàn)證并探究修飾位點(diǎn)功能

進(jìn)一步，作者對(duì)6個(gè)候選琥珀�；�蛋白進(jìn)行驗(yàn)證（LuxS、PkG等），先通過(guò)Co-IP富集候選的修飾蛋白，隨后利用琥珀�；�抗體進(jìn)行WB，證明了這些蛋白確實(shí)發(fā)生了琥珀酰化修飾。隨后，作者鎖定了一個(gè)調(diào)節(jié)群體感應(yīng)自誘導(dǎo)劑AI-2的合成酶-----LuxS進(jìn)行深入研究，通過(guò)對(duì)LuxS的修飾位點(diǎn)K23R與K30R進(jìn)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(jìn)了AI-2的合成及其與其它細(xì)菌間的交流。

3. LuxS位點(diǎn)突變菌株的代謝組分析

作者進(jìn)一步對(duì)LuxS位點(diǎn)突變菌株進(jìn)行代謝組分析，研究一共檢測(cè)到271種代謝物。組學(xué)結(jié)果表明， LuxS蛋白酶影響氨基酸、脂肪酸和硫代謝，LuxS通過(guò)可逆調(diào)控其K23、K30位點(diǎn)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(jié)：

研究作者利用琥珀�；�修飾組進(jìn)行分析與篩選，目的是找到感興趣的蛋白進(jìn)一步分析。由于酰化修飾對(duì)代謝的廣泛調(diào)節(jié)，作者最后也將目標(biāo)放在一個(gè)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(diǎn)對(duì)表型的影響。為了進(jìn)一步揭示其更多潛在功能，作者由進(jìn)行了代謝組學(xué)，發(fā)現(xiàn)LuxS上的K30琥珀�；�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(diǎn)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(xì)菌的生長(zhǎng)及對(duì)外界動(dòng)態(tài)環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制。

本文是一篇思路簡(jiǎn)單清晰、邏輯順暢的文章，值得我們借鑒的是，做完修飾組學(xué)之后，鎖定目標(biāo)蛋白，可進(jìn)一步進(jìn)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(wú)論在修飾組學(xué)還是代謝組學(xué)方面，均有專業(yè)的技術(shù)平臺(tái)保證，且擁有多篇高水平客戶文獻(xiàn)，歡迎感興趣的老師前來(lái)咨詢。