蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)及其在工業(yè)微生物研究中的應(yīng)用

王亞軍，王超兒，朱　津，羅　希（1.浙江省生物有機(jī)合成技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州310014；2.浙江工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，浙江杭州310014）

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蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)及其在工業(yè)微生物研究中的應(yīng)用

王亞軍1,2，王超兒1,2，朱津1,2，羅希1，2
（1.浙江省生物有機(jī)合成技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州310014；2.浙江工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，浙江杭州310014）

摘要：隨著后基因組時(shí)代的到來，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究受到越來越多的關(guān)注，雙向凝膠電泳和生物質(zhì)譜技術(shù)是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的兩大工具。微生物被廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域，隨著這些領(lǐng)域的快速發(fā)展，利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)解析微生物代謝途徑及調(diào)控機(jī)制越來越受到重視，從而為進(jìn)一步的菌種改良提供理論依據(jù)。主要綜述了蛋白質(zhì)組學(xué)相關(guān)技術(shù)及其在工業(yè)微生物代謝途徑與調(diào)控機(jī)制研究中的應(yīng)用進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)組學(xué)；雙向電泳；質(zhì)譜；微生物育種

蛋白質(zhì)組學(xué)是基于蛋白質(zhì)分離、質(zhì)譜鑒定的一門新興學(xué)科，是從細(xì)胞、組織或生物體整體角度來研究蛋白質(zhì)組成及變化，從蛋白質(zhì)水平解析代謝過程及其調(diào)控機(jī)制。蛋白質(zhì)組學(xué)研究不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法對(duì)單個(gè)蛋白質(zhì)研究的局限性，而且其研究結(jié)果是對(duì)基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)的補(bǔ)充和驗(yàn)證，它比基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)更能夠代表生物體真實(shí)的生命活動(dòng)規(guī)律。早期蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)用于微生物代謝途徑及其調(diào)控機(jī)制的研究大多集中于病源性微生物的致病機(jī)理和耐藥機(jī)理的解析。隨著工業(yè)微生物的應(yīng)用和發(fā)展，尤其在食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究其代謝機(jī)制，尋找促進(jìn)細(xì)胞增殖、產(chǎn)物合成和副產(chǎn)物阻遏的關(guān)鍵蛋白質(zhì)，為進(jìn)一步的菌種代謝工程育種提供理論依據(jù)具有重要意義，因此蛋白質(zhì)組學(xué)在工業(yè)微生物研究中的應(yīng)用也越來越廣泛。

1　蛋白質(zhì)組學(xué)關(guān)鍵技術(shù)

1.1基于凝膠分離的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)

基于凝膠分離的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)是指利用雙向凝膠電泳（2-DE，two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis）分離蛋白質(zhì)樣品，對(duì)分離后單一的蛋白質(zhì)進(jìn)行質(zhì)譜鑒定的技術(shù)。同時(shí)，我們也能直接從2-DE圖像上得到蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（p I）和分子量（Mw），利用PDQuest、ImageMaster 2D platinum、Decyder 2D等圖像分析軟件進(jìn)行蛋白質(zhì)表達(dá)量分析，某些樣品甚至能通過2-DE圖像數(shù)據(jù)庫進(jìn)行蛋白質(zhì)點(diǎn)的初步鑒定，對(duì)2-DE圖譜中某些蛋白質(zhì)點(diǎn)還可進(jìn)行免疫測試、氨基酸分析等（圖1）。

圖1　基于2-DE的蛋白質(zhì)組學(xué)研究示意圖

1.1.1 2-DE簡介

2-DE綜合了等電聚焦（Isoelectric focusing，IEF）和聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）技術(shù)，復(fù)雜的蛋白質(zhì)樣品首先在第一維（IEF）基于p I的差異實(shí)現(xiàn)分離，然后在第二向（SDS-PAGE）根據(jù)Mw大小不同分離。理論上，由此得到的2-DE圖像中每一個(gè)點(diǎn)都代表一種蛋白質(zhì)。

經(jīng)過40年的發(fā)展，2-DE體系已形成了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的操作，包括樣品前處理、商品化的固相pH膠條（IPG膠條）進(jìn)行IEF分離、兩步平衡、SDS-PAGE分離及染色。其中樣品前處理是2-DE能否成功的關(guān)鍵，前處理可實(shí)現(xiàn)除雜、脫鹽，以避免核酸、多糖及鹽離子干擾IEF［1］，常用方法有TCA-丙酮沉淀法［2］、苯酚抽提-甲醇沉淀法［3］，也可選用樣品制備試劑盒，如GE Healthcare的2D Clean-up試劑盒，然而不同生物樣本所適用的前處理方法不盡相同，往往需要進(jìn)行一定探索。凝膠染色是定量分析的前提，可選用考馬斯亮藍(lán)染色、銀染、熒光染色。其中考馬斯亮藍(lán)染色（Neuhoff法）因其與質(zhì)譜兼容且直觀可見而被廣泛應(yīng)用；銀染雖然靈敏度更高，能達(dá)到1 ng以下，但因與質(zhì)譜兼容性差而應(yīng)用較少［4］；熒光染色，如SYPRO Ruby（Invitrogen）、Deep Purple（GE Healthcare）染色，靈敏度與銀染相當(dāng)，與質(zhì)譜兼容性較好［5-6］，是較好的制備凝膠染色方法。

1.1.2 2-DE新技術(shù)——2D-DIGE

蛋白質(zhì)組學(xué)研究通常關(guān)注生物樣本在不同條件下的蛋白質(zhì)表達(dá)差異，稱為差異蛋白質(zhì)組學(xué)。雙向差異凝膠電泳（2D-DIGE，two-dimensional difference gel electrophoresis）是差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)，它是在2-DE基礎(chǔ)上發(fā)展而來，以熒光染料（Cy2、Cy3、Cy5三種染料）標(biāo)記蛋白質(zhì)樣品，在對(duì)應(yīng)波長下掃描可得到三個(gè)獨(dú)立的2-DE圖像。

熒光標(biāo)記是除放射性自顯影以外靈敏度最高的蛋白質(zhì)顯影技術(shù)，且2D-DIGE能在同一塊膠內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩組不同熒光標(biāo)記（Cy3或Cy5標(biāo)記）的樣品和一組內(nèi)標(biāo)（內(nèi)標(biāo)一般是指幾種樣品等比例混合的樣品，用Cy2標(biāo)記）的分離［7］。引入內(nèi)標(biāo)能大大減少系統(tǒng)誤差，另外，利用DeCyder 2-D（GE Healthcare）軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析也能減少不同凝膠之間的差異，提高差異蛋白質(zhì)分析的準(zhǔn)確性［8］。

盡管2D-DIGE技術(shù)靈敏度高，系統(tǒng)誤差小，然而熒光染料標(biāo)記后的蛋白質(zhì)因與染料結(jié)合而使分子量增加，無法用于質(zhì)譜鑒定，為此蛋白樣品必須重新進(jìn)行凝膠分離，染色后挑取所需蛋白點(diǎn)。因此，利用2D-DIGE進(jìn)行差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究分為2D-DIGE分析和制備型凝膠取點(diǎn)兩部分，具體如圖2所示。

圖2　利用2D-DIGE進(jìn)行差異蛋白質(zhì)組研究流程

1.2基于多維液相色譜分離的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)

1.2.1多維液相色譜分離簡介

多維液相色譜與質(zhì)譜結(jié)合（LC-MS）能實(shí)現(xiàn)生物樣品高效、自動(dòng)化的分離和鑒定。蛋白質(zhì)樣品酶解后直接進(jìn)行液相色譜分離，包括正相色譜（NP）、反相色譜（RP）、尺寸排阻色譜（SEC）、離子交換色譜（IEX）等，最常用的是RP和IEX。RP與質(zhì)譜兼容，常作為液相色譜分離的最后一維。多維液相色譜分離有兩種形式：一種是將不同分離模式的色譜柱以串聯(lián)的方式合并在同一根色譜柱里，例如同一根色譜柱前半部分填充陽離子交換色譜填料，后半部分填充反相液相色譜填料，該方法被稱為多維蛋白質(zhì)鑒定技術(shù)（multi-dimensional protein identification technology，MudPIT），MudPIT能夠?qū)ι倭繕悠愤M(jìn)行快速分析，已成功應(yīng)用于蛋白質(zhì)組學(xué)中大規(guī)模蛋白質(zhì)的分離鑒定；另一種則是用接口將不同的色譜柱串聯(lián)起來，例如Davis等利用3個(gè)六通閥將進(jìn)樣、離子交換色譜、預(yù)柱、反相色譜和質(zhì)譜系統(tǒng)連接，能夠更靈活地應(yīng)用于各種蛋白質(zhì)樣品的分離鑒定［9］。

1.2.2 LC-MS系統(tǒng)的定量方法

2-DE系統(tǒng)中通過電泳圖譜中蛋白質(zhì)點(diǎn)的灰度值或熒光強(qiáng)度來進(jìn)行相對(duì)定量，LC-MS系統(tǒng)中則有兩類方式進(jìn)行相對(duì)定量，分別稱為無標(biāo)記定量和有標(biāo)記定量，后者更為常用。有標(biāo)記定量是指樣品經(jīng)穩(wěn)定同位素標(biāo)記后進(jìn)行質(zhì)譜鑒定和定量分析。其工作原理是同一肽段在不同標(biāo)記狀態(tài)下形成有固定質(zhì)量差的同位素峰，根據(jù)這些同位素峰對(duì)肽段進(jìn)行相對(duì)定量。根據(jù)標(biāo)記對(duì)象差異，有標(biāo)記定量又可分為母離子標(biāo)記和子離子標(biāo)記。母離子標(biāo)記主要分為代謝標(biāo)記、酶促標(biāo)記和化學(xué)標(biāo)記三種：1）代謝標(biāo)記，包括基于元素標(biāo)記的15N和13C標(biāo)記和基于氨基酸標(biāo)記的細(xì)胞培養(yǎng)穩(wěn)定同位素標(biāo)記法（stable isotope labeling by amino acids in cell culture，SILAC）［10］，它們都需要將細(xì)胞培養(yǎng)于富含穩(wěn)定同位素或穩(wěn)定同位素標(biāo)記的必需氨基酸的培養(yǎng)基中；2）酶促標(biāo)記［11］，是指在酶（通常是胰蛋白酶）的催化作用下于肽段末端引入1個(gè)或2個(gè)18O原子，使2組樣品產(chǎn)生分子量差異；3）化學(xué)標(biāo)記，以同位素親和標(biāo)簽（isotope-coded affinity tags，ICAT）［12］為代表，試劑包括三部分，其中活性基團(tuán)與肽段的巰基特異性結(jié)合，報(bào)告基團(tuán)包含8個(gè)氕（H）或氘（D），形成不同質(zhì)荷比的兩個(gè)峰用于相對(duì)定量，末端的生物素則用于肽段的親和純化。子離子標(biāo)記是通過化學(xué)反應(yīng)（通常是與游離氨基反應(yīng)）給肽段添加質(zhì)量標(biāo)簽，在質(zhì)譜進(jìn)行二級(jí)碎裂時(shí)將質(zhì)量標(biāo)簽碎裂成不同質(zhì)量的報(bào)告離子，根據(jù)不同報(bào)告離子的豐度對(duì)肽段進(jìn)行相對(duì)定量，常用的標(biāo)記有相對(duì)和絕對(duì)定量的同位素標(biāo)記（isobaric tag for relative and absolute quantitation，iTRAQ）［13］，串聯(lián)質(zhì)量標(biāo)簽技術(shù)（tandem mass tag，TMT）［14］，分別能實(shí)現(xiàn)4/8重及2/6/10重標(biāo)記。

2　蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在工業(yè)微生物研究中的應(yīng)用

微生物應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域已有相當(dāng)悠久的歷史。許多微生物的代謝產(chǎn)物都是重要的化學(xué)品或藥物，包括氨基酸、有機(jī)酸等初級(jí)代謝產(chǎn)物以及抗生素等次級(jí)代謝產(chǎn)物，然而傳統(tǒng)的微生物菌種改良以期提高這些代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量都是通過大量的隨機(jī)改造和篩選，工程浩大又耗時(shí)。如今，菌種改良多采取基因工程手段，而蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等方式能對(duì)菌種的代謝途徑及代謝調(diào)控機(jī)制進(jìn)行解析，尋找菌種改良的靶點(diǎn)，為代謝工程改造提供線索。

2.1初級(jí)代謝相關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)

微生物的初級(jí)代謝不僅為菌體生長提供能量和必要的營養(yǎng)物質(zhì)，而且為次級(jí)代謝產(chǎn)物的生成提供前體物質(zhì)，許多微生物的初級(jí)代謝產(chǎn)物，尤其是氨基酸，還是重要的食品、化工、醫(yī)藥原料，對(duì)其代謝途徑進(jìn)行解析有利于進(jìn)一步的菌種改良。

Lu等對(duì)Corynebacterium glutamicum ATCC13032野生型和鳥氨酸產(chǎn)量提高20倍的突變株ΔargFΔproBΔkgd進(jìn)行差異蛋白分析，解析了突變株L-鳥氨酸高產(chǎn)的機(jī)制，認(rèn)為谷氨酸上游代謝途徑相關(guān)酶系的過表達(dá)提高了內(nèi)源性谷氨酸的利用率從而提高了鳥氨酸的產(chǎn)量，并發(fā)現(xiàn)鳥氨酸合成酶系A(chǔ)rgCJBD并不是鳥氨酸合成的限制性酶，因此，Lu等建議基于這些機(jī)制繼續(xù)進(jìn)行菌種改造以進(jìn)一步提高L-鳥氨酸產(chǎn)量［15］。Fr?nzel等通過L-賴氨酸高產(chǎn)突變株C. glutamicum DM1730和低產(chǎn)野生株ATCC 13032的細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)及細(xì)胞膜蛋白質(zhì)的分析，對(duì)突變株L-賴氨酸高產(chǎn)的原因進(jìn)行了解析，認(rèn)為天冬氨酸激酶LysC的表達(dá)上調(diào)使代謝流指向賴氨酸合成，葡萄糖-6-磷酸脫氫酶Zwf及磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶Pck下調(diào)分別阻斷了戊糖磷酸途徑以及草酰乙酸向磷酸烯醇式丙酮酸的轉(zhuǎn)化，使代謝流指向TCA循環(huán)，高絲氨酸脫氫酶Hom下調(diào)阻斷了賴氨酸合成途徑的分支，即蘇氨酸的合成［16］。

2.2次級(jí)代謝及特殊功能蛋白質(zhì)組學(xué)

微生物產(chǎn)生多種次級(jí)代謝產(chǎn)物，這些物質(zhì)常具有重要的生物活性，如各種抗生素。然而這些活性物質(zhì)在野生型菌株中產(chǎn)量極低，為了滿足醫(yī)藥工業(yè)需求，需要對(duì)野生型菌株進(jìn)行改造，因而對(duì)代謝機(jī)理的解析具有重要意義。王玉霞通過對(duì)產(chǎn)抗生素（麥拓萊霉素，AGPM）野生型藤黃灰鏈霉菌Streptomyces luteogriseus 103和不產(chǎn)抗生素的突變株cnn1進(jìn)行蛋白質(zhì)組鑒定，發(fā)現(xiàn)突變型聚酮途徑相關(guān)酶系不完整，推測麥拓萊霉素通過聚酮途徑合成，而β-酮酯酰合酶的抑制試驗(yàn)也驗(yàn)證了這一推測［17］。Maréchal等對(duì)放線菌紫素（ACT）低產(chǎn)野生型菌株S.lividans TK24和高產(chǎn)突變株ppk的差異蛋白質(zhì)進(jìn)行了質(zhì)譜鑒定，發(fā)現(xiàn)突變型脂降解代謝相關(guān)酶上調(diào)，并且薄層層析（TLC）也表明突變型脂降解代謝旺盛，因此提出脂降解代謝有利于ACT合成［18］。balhimycin是一種類似萬古霉素的糖肽類抗生素，Gallo等分別對(duì)野生型擬無枝酸菌Amycolatopsis balhimycinachan和不產(chǎn)balhimycin突變型在不同時(shí)期和不同條件下的蛋白質(zhì)組進(jìn)行比較和分析，發(fā)現(xiàn)balhimycin的合成始終與balhimycin合成、碳代謝、細(xì)胞能量代謝以及氧化還原平衡相關(guān)酶的上調(diào)密切相關(guān)，這些關(guān)鍵酶的發(fā)現(xiàn)為balhimycin的發(fā)酵條件改進(jìn)和菌種改造提供了線索［19-21］。

隨著石油資源的大量消耗，利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)溶劑（如丙酮、丁醇等）具有很好的前景，然而目前為止由于單位產(chǎn)量低，該項(xiàng)技術(shù)始終沒有推向工業(yè)化生產(chǎn)。研究者們一直致力于代謝機(jī)理的研究以期為發(fā)酵菌種改造、提高單位產(chǎn)量提供指導(dǎo)。丙酮丁醇發(fā)酵過程分為產(chǎn)酸期和產(chǎn)溶劑期兩個(gè)階段，產(chǎn)酸期菌體利用糖類產(chǎn)生乙酸、丁酸等有機(jī)酸，而后這些有機(jī)酸又重新被利用產(chǎn)生丙酮、丁醇和乙醇，稱為總?cè)軇ˋBE）。菌體從產(chǎn)酸期向產(chǎn)溶劑期的轉(zhuǎn)變過程備受關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutyicum產(chǎn)酸期和產(chǎn)溶劑期的蛋白質(zhì)表達(dá)差異較大，其中產(chǎn)溶劑期表達(dá)量較高的乙酰乙酸脫羧酶被認(rèn)為直接與溶劑產(chǎn)生相關(guān)［22-23］。對(duì)產(chǎn)溶劑期表達(dá)量較高的蛋白質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的蛋白質(zhì)存在磷酸化現(xiàn)象，認(rèn)為蛋白質(zhì)的磷酸化能調(diào)節(jié)菌體從產(chǎn)酸期到產(chǎn)溶劑期的轉(zhuǎn)變，同時(shí)參與有機(jī)溶劑的生成［24-25］。

2.3環(huán)境應(yīng)答及代謝調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)

微生物的代謝往往受外界環(huán)境的改變而作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)以適應(yīng)其生長，代謝調(diào)節(jié)機(jī)制的研究能為菌種的代謝工程改造提供基礎(chǔ)。GlnR是天藍(lán)色鏈霉菌S. coelicolor中重要的氮代謝調(diào)節(jié)因子，已有的研究認(rèn)為GlnR有13個(gè)氮代謝相關(guān)的靶標(biāo)基因。Tiffert等對(duì)氮源限制條件下S. coelicolor M145（野生型）和ΔglnR突變型進(jìn)行細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)組分析，發(fā)現(xiàn)差異蛋白涉及到包括氨基酸代謝、核苷酸代謝、碳代謝、蛋白質(zhì)合成等七大類，認(rèn)為GlnR不僅參與氮代謝調(diào)節(jié)，而且在整個(gè)微生物代謝中發(fā)揮重要作用。同時(shí)，該研究還發(fā)現(xiàn)了許多新的GlnR的靶標(biāo)基因，如GlnR能抑制甲硫氨酸、色氨酸等氨基酸的合成，促進(jìn)乙酰輔酶A的形成［26］。α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體（ODHC）是TCA循環(huán)中的關(guān)鍵酶，其酶活調(diào)節(jié)與氨基酸合成密切相關(guān)。研究表明OdhI的翻譯后調(diào)節(jié)對(duì)ODHC的調(diào)節(jié)起重要作用，未磷酸化的OdhI能明顯抑制ODHC活性，而C. glutamicum野生型與ΔpknG（絲氨酸/蘇氨酸激酶）突變型差異蛋白分析則發(fā)現(xiàn)突變型中磷酸化的OdhI明顯減少，說明PknG能使OdhI磷酸化對(duì)其進(jìn)行翻譯后調(diào)節(jié)［27］。丙酮丁醇發(fā)酵過程中丁醇的積累對(duì)產(chǎn)溶劑梭菌造成毒害，嚴(yán)重阻礙了細(xì)胞內(nèi)ABE的繼續(xù)產(chǎn)生，利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究丁醇耐受機(jī)制有利于進(jìn)一步進(jìn)行菌種改良以提高丁醇耐受性從而提高ABE產(chǎn)量。Hou等［28］對(duì)產(chǎn)溶劑梭菌C. acetobutyicum ATCC824丁醇脅迫下的蛋白質(zhì)組進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)丁醇脅迫條件下幾類主要的熱激蛋白表達(dá)上調(diào)，另外拜氏梭菌Clostridium beijerinckii NCIMB8052的研究［29］發(fā)現(xiàn)添加Ca2+后能提高熱激蛋白GrpE、Dnak等的表達(dá)。

2.4轉(zhuǎn)運(yùn)途徑相關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)

轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)是微生物代謝重要的組成部分，細(xì)胞外的碳、氮源及前體物質(zhì)一般需要通過細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，被菌體所代謝利用，許多發(fā)酵產(chǎn)物也需要通過轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分泌到細(xì)胞外。通過蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)細(xì)胞外的分泌蛋白和膜蛋白進(jìn)行提取、鑒定，能對(duì)微生物的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑進(jìn)行系統(tǒng)的研究。許多微生物在不同發(fā)酵培養(yǎng)基中生成不同的產(chǎn)物，蛋白質(zhì)組學(xué)研究表明這可能是由于轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的差異表達(dá)造成的，例如Actinoplanes sp. SE50/110在麥芽糖培養(yǎng)下主要產(chǎn)物為阿卡波糖（阿卡維基-麥芽糖），在葡萄糖培養(yǎng)下則為阿卡波糖的結(jié)構(gòu)類似物雜質(zhì)組分D（阿卡維基-葡萄糖），Wendler等［30］對(duì)兩組培養(yǎng)條件下的蛋白質(zhì)組進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)糖轉(zhuǎn)運(yùn)途徑相關(guān)蛋白表達(dá)差異導(dǎo)致不同糖化合物作用下菌體趨向于合成含相應(yīng)糖單位的組分，本課題組在Actinoplanes sp. ZJB-08352種的研究也得出了同樣的結(jié)論（未發(fā)表數(shù)據(jù)）。

3　展望

蛋白質(zhì)組學(xué)經(jīng)過了40年的發(fā)展，形成了以2DE-MS和LC-MS為主要技術(shù)手段的研究方法，基本能滿足蛋白質(zhì)組學(xué)研究。然而這兩種技術(shù)卻各有利弊，例如2DE在低豐度蛋白質(zhì)、疏水蛋白質(zhì)、大分子量蛋白質(zhì)研究中的局限，而LC-MS對(duì)質(zhì)譜平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫檢索匹配的算法要求很高，且容易出現(xiàn)假陽性的結(jié)果。目前為止，蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)仍沒有形成基因組學(xué)這樣自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化操作的體系，研究者仍然致力于尋找高效、穩(wěn)定的蛋白質(zhì)組學(xué)新技術(shù)。隨著微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的腳步不斷加快，傳統(tǒng)的菌種改良手段已無法滿足現(xiàn)代工業(yè)微生物的發(fā)展，通過蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)工業(yè)微生物代謝途徑及其調(diào)控機(jī)制的解析能夠?yàn)榛蚬こ?、代謝工程改造等菌種改良手段提供線索和靶點(diǎn)，而且，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究不只局限于直接參與細(xì)胞代謝的蛋白，還可以分析代謝調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)運(yùn)途徑相關(guān)的蛋白質(zhì)，為系統(tǒng)研究微生物的代謝調(diào)控提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：朱小惠）

Proteom ic technologies and their app lications in the research of industrial m icrobiology

WANG Yajun1，2，WANG Chaoer1，2，ZHU Jin1，2，LUO Xi1，2
（1. Key Laboratory of Bioorganic Synthesis of Zhejiang Province，Hangzhou 310014，China；
2. College of Biotechnology and Bioengineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China）

Abstract：Proteomics，based on two-dimensional electrophoresis and mass spectrum，is becoming the spotlight of life science in the post -genome era. With the fast development of industrial microbiology in food，pharmaceutical and chemical industry，proteomics technologies began to play a vital role in the research of metabolic pathways and its regulation，which provided theoretical foundation for microbial breeding. The principle，advantages and disadvantages of the widely used technologies in proteome research were reviewed，along with their applications in the metabolic engineering research of industrial microorganisms.

Keywords：proteomics；two-dimensional electrophoresis；mass spectrum；microbial breeding

作者簡介：王亞軍（1975—），男，江蘇東臺(tái)人，教授，博士，研究方向?yàn)樯锘ぃ珽-mail：wangyj@zjut.edu.cn.通信作者：王亞軍教授，E-mail：wangyj@zjut.edu.cn.

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（21476209）

收稿日期：2016-03-16

中圖分類號(hào)：Q93

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-2214（2016）02-0123-06