利用蛋白质组学分析枯草芽孢杆菌的发酵稳定性和安全性的研究

Omics, transcriptomics, proteomics and metabolomics, has been used broadly in the microorganism researches, however, the intrinsic differences existing in the strains will lead the unconsistency in the data analysis, the diversity of fermented products and the safety of the fermented foods. In the previous study of our group, the normal diversity gene library has been set up of Bacillus subtilis 168. The results showed that there are 451 genes have obvious difference on the transcriptional level and 31 percent of them are unknown function. In this study, analysis of proteomics to identify the different proteins in the normal condition, and combined with the “normal” genes to figure out what roles of these known and unknown proteins play in the metabolism. Gene knockout will be used to verify our hypothesis. This work will be the basic research of B. subtilis safely used in the food industry.

在微生物发酵过程中，生物体内存在固有的生物性差异，会导致组学数据分析的不确定性、发酵产物的差异性以及由此产生的发酵食品安全性等问题。课题组前期对枯草芽孢杆菌转录组进行研究后，构建了“重复发酵间生物性表达差异基因数据库”，在4601个全基因中，有451个基因在转录水平表现出显著差异性，其中139个基因的功能未知。本研究为了更深入、系统地了解固有生物性偏差在蛋白水平的变化，利用二维双向电泳、质谱分析等蛋白组学方法寻找“常态”表达差异蛋白，并结合已有的“常态”差异基因数据，分析和推断已知与未知蛋白在枯草芽孢杆菌代谢中的作用和联系，并利用基因敲除等方法进行验证，为枯草芽孢杆菌及其他食品级微生物在食品发酵过程中的安全性进行评价.

生物科学研究经常将不同处理条件下的样品与不作处理的样品进行比较，从而发现差异之处。然而，我们对于不作处理的样品状态（即常态）其实并不了解，特别是蛋白组学方面的研究更加稀少。为了更好地了解常态表达差异，我们利用蛋白质组学技术对不做任何不同处理的枯草芽孢杆菌168样品进行研究。结果显示299个蛋白质存在显著差异表达，这些蛋白被注释在88个GO分类中，同时富集于13条KEGG通路。我们认为常态表达差异与复杂环境的适应性有一定的联系。另外，有6个蛋白（CotY, ThiG, SspA, SspB, SspE, YuzA）在转录水平和翻译水平都存在差异表达，并在平行实验中重复出现两次。大部分蛋白与压力适应性和发芽有关，预示着常态表达差异可以被看做是一种为了生存而产生的快速反应机制。然而，这些蛋白的不稳定表达可能导致一些发酵问题，这一点体现在组氨酸代谢和硫代谢通路中。我们的研究旨在探究常态表达差异对发酵稳定性和安全性造成的影响。