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文献分享 | 乙酰化修饰蛋白组揭示了糖基转移酶乙酰化在变形链球菌生物膜形成中的作用

分类:
阿趣动态
发布时间:
2021/11/23 14:56
浏览量

文章标题:Quantitative acetylome analysis reveals involvement of glucosyltransferase acetylation in Streptococcus mutans biofilm formation

发表期刊:Environ Microbiol Rep

发表时间:2021年4月13日

主要技术:乙酰化修饰蛋白组学

样本类型:细菌

 

 

摘要

变形链球菌能有效地利用食物中的蔗糖产生胞外多糖,而胞外多糖主要是通过糖基转移酶(Gtfs)的作用合成的。本研究对变形链球菌的乙酰化修饰蛋白进行了鉴定,并对变形链球菌生物膜生长(SMB)和浮游生物膜生长(SMP)的乙酰化修饰蛋白进行了定量分析,采用TMT标记和Kac亲和富集结合高分辨率质谱定量蛋白质组学的方法定量蛋白质乙酰化的动态变化,共鉴定了445个蛋白中的973个乙酰化位点,其中定量了302个蛋白中的617个乙酰化位点。

总体分析表明,22.7%的蛋白质发生了乙酰化。在SMB的定量蛋白中,有56个位点赖氨酸的乙酰化程度升高,52个位点赖氨酸的乙酰化程度降低。在变形链球菌的乙酰基组中,鉴定得到6个显著富集的基元,分别为Kac****K、KacF、Kac****R、KacY、KacH、F*Kac。此外,基于KEGG途径的富集分析表明,糖酵解/糖异生和RNA降解显著富集。特别是在变形链球菌生物膜中,乙酰化赖氨酸蛋白下调最多的是葡糖基转移酶- SI、葡糖基转移酶- I和葡糖基转移酶- S,这可能揭示了生物膜发育过程中葡糖基转移酶功能调控的关闭机制。

研究结果

1.对突变链球菌中所有已鉴定的赖氨酸乙酰化蛋白进行综合分析

通过LC-MS/MS检测变形链球菌中发生乙酰化修饰的蛋白,共鉴定出445个蛋白中973个乙酰化位点,其中306个蛋白中617个乙酰化位点进行了定量分析。其中有56个位点赖氨酸的乙酰化程度升高,52个位点赖氨酸的乙酰化程度降低。

 

2. 变形链球菌乙酰化蛋白的亚细胞定位和功能分布

变形链球菌和浮游相比,对其差异的乙酰化蛋白进行亚细胞定位和功能分析,其中变形链球菌85%的乙酰化蛋白分布在细胞质中,15%分布在膜中,而浮游生物中乙酰化蛋白55%分布在细胞质中,24%分布在细胞外空间,21%分布在膜中。根据功能分布,变形链球菌中17%的乙酰化蛋白参与代谢过程,17%参与细胞过程,17%参与结合,14%参与催化活性,12%参与细胞。上述结果表明,赖氨酸乙酰化蛋白在变形链球菌中广泛分布,提示乙酰化修饰可能在生物膜形成中起重要的调控作用。

3. 在浮游和变形链球菌生物膜细胞中差异乙酰化蛋白的功能富集

为了研究乙酰化修饰是否改变蛋白的功能,进行了基于GO的富集分析。在碳水化合物代谢和分解代谢,以及葡聚糖代谢过程均显著富集在调控蛋白中。基于KEGG通路对调控蛋白(SMB vs SMP)的富集分析表明,显著的富集是糖酵解/糖异生和RNA降解。将各乙酰化肽的SMB/SMP TMT比值转化为z-score,根据25%、50%、75%三个不同百分位的正态分布累积密度函数设置z-score的截止值。定量结果显示,大部分乙酰化蛋白分布在Q2(25 50%)和Q3(50 75%)分位数中。

4. WB 验证

对差异乙酰化蛋白的定量分析表明,在变形链球菌生物膜中,乙酰化赖氨酸蛋白下调最多的是葡萄糖基转移酶-SI、葡萄糖基转移酶- I和葡萄糖基转移酶-S。通过 WB 验证乙酰化修饰水平,与浮游生物生长相比,变形链球菌生物膜中的乙酰化葡萄糖基转移酶显著下调。

 

研究结论

在变异链球菌中鉴定了445个蛋白中973个乙酰化位点。其中22.7%的蛋白质发生了乙酰化,主要发生在6个显著富集的基元上,如Kac****K、KacF、Kac****R、KacY、KacH和F*Kac。

 

总的来说,在生物膜阶段乙酰化蛋白的数量增加。而乙酰化/去乙酰化改变的蛋白质主要参与糖代谢和分解代谢,以及葡聚糖的代谢过程。特别是变形链球菌生物膜中乙酰化水平下调最多的蛋白,如葡萄糖基转移酶- SI、葡萄糖基转移酶- I和葡萄糖基转移酶- S,可能促进生物膜的形成。这些糖基转移酶可能是龋齿治疗的潜在靶点。

 

文献原文下载链接

https://pan.baidu.com/s/1qhz90m7Y-6Pt0LzvdaowyQ提取码:ksv9

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