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客户文献 | 使用UHPLC-ESI-MS/MS定量分析冷胁迫诱导腐烂希瓦氏菌的脂质组学变化

使用UHPLC-ESI-MS/MS定量分析冷胁迫诱导腐烂希瓦氏菌的脂质组学变化

Quantitative Analysis of Cold Stress Inducing Lipidomic Changes in Shewanella putrefaciens Using UHPLC-ESI-MS/MS

应用组学:非靶向脂质组

期刊:Molecules(IF=3.06)



01

研究背景与目的



腐败希瓦氏菌是一种著名的特殊腐败生物,是存在于冷藏新鲜海洋鱼类中的一种耐寒微生物,是导致冷藏海水鱼腐败的主要原因。有文献报道菌类冷适应机制可能是通过微调脂质成分,来增加脂质膜的流动性。然而目前,只有少数研究报道了冷胁迫下的细菌脂质组学,没有关于腐败希瓦氏菌的冷适应。


本研究的目的是分析腐败希瓦氏菌遇冷时,脂质种类、含量及饱和度的变化。



02

结果



3.1脂质含量的变化:


在30、20、10、4和0°C培养条件下,脂质组学分析共检测到27种脂质大类和606种成分脂质,包括磷脂类:双磷脂酰甘油(CA)、二甲基磷脂酰乙醇胺(dMePE)、溶血磷脂酸(LPA)、溶血磷脂酰胆碱(LPC)、溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)、溶血磷脂酰甘油(LPG)、溶血磷脂酰肌醇(LPI)、磷脂酸(PA)、血小板活化因子(PAF)、磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰乙醇(PEt)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰肌醇磷酸(PIP)、磷脂酰甲醇(PMe)和磷脂酰丝氨酸(PS);甘油脂类:甘油二酯(DG)和甘油三酯(TG);鞘脂类:神经酰胺(Cer)、双糖基神经酰胺(CerG2)、三糖基神经酰胺(CerG3)、神经酰胺磷酸(CerP)和鞘磷脂(SM);糖脂类:双乳糖基二酰基甘油(DGG)、单乳糖基二酰基甘油(MGDG)、单乳糖基单酰甘油(MGG)和硫代异鼠李糖甘油二酯(SQDG)。


总脂(磷脂、甘油脂、鞘脂和糖脂)含量在0°C(SP-0)比30°C高11.21%,甘油脂、鞘脂和糖脂含量随温度降低而减少,在10°C、4°C和0°C°相比,总脂和磷脂含量无显著性差异(p>0.05),如下图所示:


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分析发现,随着温度的降低,CL、dMePE、PE和PG含量增加,而PAF、PC、DG、TG、CerG2、CerP、SM和DGG在冷胁迫下降低,这是一种补偿机制,维持细胞膜的生物物理特性接近板层向六角形相变的有分析认为接近层状到六方形的相变。非双层脂质引入进细胞膜中,使得细菌细胞膜保持在一个稳定的极限,灵活地响应细胞外刺激或干扰的特性。然而机制尚不清楚,有可能是界面糖基转移酶的活性受含有糖基转移酶的底物的物理性质的调节。


3.2不同成分脂质种类含量的变化:


分析确定了PE(30:0)、PE(15:0/15:0)、PE(31:0)、PA(33:1)、PE(32:1)、PE(33:1)、PE(25:0)、PC(22:0)、PE(29:0)、PE(34:1)、dMePE(15:0/16:1)、PE(31:1)、dMePE(15:1/15:0)、PG(34:2)和PC(11:0/11:0)是在腐败希瓦氏菌不同温度下606种脂类中最丰富的脂类成分。


在较低温度下培养时,长链和极长链饱和脂肪酰基显著积累,例如CL(68:2、70:2、70:3)和PS(29:0、30:0)。长和极长脂肪酸水平的增加可能是由于脂肪酸延长酶活性的增加。脂质组学分析还发现腐败希瓦氏菌中对增强耐寒性有作用的特异性脂质成分。


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3.3冷胁迫下脂质饱和度的变化:


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如图所示,低温培养时不饱和脂质成分含量显著增加,饱和成分含量降低。使用饱和/不饱和成分液体的比例(SLs/ULs)来表示膜脂的不饱和程度;从SP-30到SP-20,SLs/ULs比值变化较大,在较低温度下SLs/ULs比值较低。

 


03

结论



脂质组学分析表明,腐败希瓦氏菌脂质代谢的变化更好地适应低温环境的相关机制为:

  • PG含量的增加有助于膜脂双层的构建,并在低温胁迫下能够保持膜的完整性和正常的蛋白质功能;

  • 低温条件下未饱和脂质含量增加;

  • 减少脂质信号或第二信使分子及其前体,如PA、PC和PI,从而使下游通路失活来保护菌体抵御寒冷。



04

总结



这篇文章作者通过前期调研发现,菌体的冷胁迫机制与菌体的脂质成分有关。因此利用脂质组学对菌体冷胁迫进行分析,发现了腐败希瓦氏菌在寒冷条件下脂质成分的变化,并分析可能的抵御寒冷的机制。小编认为作者也可以进一步通过蛋白组学分析,分析差异蛋白及其相关的重要通路,然后与脂质组联合分析,证实本文的一些推论,进一步阐明胁迫机制,比如脂肪酸延长酶和糖基化转移酶的表达是否收到影响。总之,这篇文章对想利用脂质组学方法进行表型揭示和机制阐述的老师/同学提供了一个文章思路。


文章来源:

https://www.mdpi.com/1420-3049/24/24/4609


                                                                                                 

张思强 撰文

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