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                1. 蛋白質組學

                  北京青蓮百奧生物科技有限公司

                  多組學推動的精準醫學

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                  「青蓮百奧聚焦」外囊泡應用于復雜微生物群落的蛋白特征分析

                  2020-10-24 00:00:00

                  雖然革蘭氏陰性菌細胞膜來源的EVs已經報道和研究了幾十年,單直到最近才有研究表明,EVs的產生也可以發生在細胞壁較厚的微生物中,例如革蘭氏陽性細菌和真菌等。然而,大多數研究都集中在純細菌培養的EVs的分泌上,而沒有像在動物腸道中發現的那樣,由復雜的微生物群落來分泌EVs。2020年6月30日,挪威生命科學大學Leidy Lagos團隊在Microorganisms雜志上在線發表了題為“Isolation and

                  蛋白質組學

                  Characterization of Extracellular Vesicles Secreted In Vitro by Porcine Microbiota”的研究論文。成功分離了來自復雜微生物群落的EVs,并通過蛋白質組學分析了EVs的蛋白質含量。下面跟著小編來一覽究竟吧!

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                  蛋白質組學


                  研究背景

                  胞外囊泡(EVs)的分泌是原核和真核細胞間通訊、生存和發病的常見過程。先前的研究表明,在細菌培養上清液中存在EVs,包括革蘭氏陽性和革蘭氏陰性多糖降解的腸道共生菌。然而,由復雜微生物群落分泌的EVs的分離和鑒定還沒有明確的報道。該文研究了豬糞便微生物群在復合β-甘露聚糖上富集24h后所分泌EVs的產量、大小、組成和蛋白質組。


                  研究思路

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                  蛋白質組學


                  結果速遞


                  體外培養的微生物群落特征
                  在該研究中,采用豬糞便樣品作為接種物,β-甘露聚糖作為底物來刺激腸道微生物群分泌EVs。研究發現β-甘露聚糖會影響體內豬腸道微生物群的結構和組成。最初群落中占優勢的分類門是厚壁菌門,在β-甘露聚糖存在的情況下,該門的豐度增加到90%,而對照組的豐度為63%。另一方面,變形菌在β-甘露聚糖中僅占4%,而對照組的豐度為30%。在培養24h后存在β-甘露聚糖的情況下,乳桿菌目(40%豐度)和選擇單胞菌目(39%)占優勢,而在對照組中,24h它們分別占5%和29%豐度。而在24h沒有β-甘露聚糖的培養物中,腸桿菌目和硒單胞菌目是最豐富的目(39%豐度)。腸桿菌在β-甘露聚糖存在下24h的豐度為5%。


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                  圖1. 體外培養的細菌群落特征



                  從體外培養的豬微生物群中分離的EVs的特征
                  研究人員研究了共生菌在體外分泌EVs的能力,即EVs在培養24 h后就能被檢測到。密度范圍為1.08~1.20 g/mL。SDS-PAGE結果表明,2% β-甘露聚糖培養液中EVs含量較高,密度為1.12~1.16 g/mL。電子顯微鏡和NTA分析表明其大小和形態符合細菌EVs的典型特征。此外,研究還觀察到從β-甘露聚糖培養液中分離出的EVs的大小與不含碳水化合物的對照組的不同。對照組EVs的平均直徑為105 nm;而β-甘露聚糖培養液中EVs較大,平均直徑為165 nm。


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                  圖2. 豬糞便中分泌的EVs的特征


                  EVs的蛋白組學分析
                  采用labelfree蛋白組學方法分析了β-甘露聚糖和對照樣品中EVs的蛋白含量。共鑒定到303個蛋白質,其中28%的蛋白是β-甘露聚糖培養組和對照組中共有的,而55%的蛋白是β-甘露聚糖培養組中獨有的。從β-甘露聚糖培養組分離的EVs中鑒定的大部分蛋白質分別定位于梭狀芽胞桿菌目、芽孢桿菌目和腸桿菌目的MAG53、MAG272和MAG343。并在MAG53、272和343中發現了幾種介導EVs分泌的蛋白,例如外膜蛋白OmpA。在β-甘露聚糖EVs蛋白質組中檢測到的最豐富的蛋白質與翻譯、能量產生、氨基酸和碳水化合物轉運以及新陳代謝有關。


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                  圖3. 體外培養24h糞便接種物中EVs的蛋白質組學研究


                  結 論

                  該研究成功地分離和分析了從復雜的微生物群落中分泌的EVs的蛋白質含量。β-甘露聚糖能夠誘導梭狀芽孢桿菌、芽孢桿菌和腸桿菌(MAG53、272和343)分泌EVs,且EVs不含多糖降解酶。然而,微生物EVs的組成和數量似乎取決于環境條件,例如可用的碳水化合物來源,如β-甘露聚糖。EVs在腸道內作為物種間相互作用和功能的中介者的作用值得進一步研究。


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