用户文章 | 表没食子儿茶素3-O-没食子酸酯处理的乙醇胁迫酿酒酵母细胞的转录组和蛋白质组变化

表没食子儿茶素3-O-（3-O-甲基）没食子酸酯（EGCG3"Me）处理的乙醇胁迫酿酒酵母细胞的转录组和蛋白质组变化

Transcriptomic and proteomic effects of (-)-epigallocatechin 3-O-(3-O-methyl) gallate (EGCG3"Me) treatment on ethanol-stressed Saccharomyces cerevisiae cells发表期刊：Food Research  International

影响因子：3.579

发表单位：宁波大学

技术手段：RNA-seq、ITRAQ蛋白质组定量

研究背景

乙醇发酵过程中酿酒酵母细胞的活性受到乙醇积累的影响。为应对乙醇胁迫，细胞周期、生长，以及氨基酸代谢、脂质代谢、线粒体功能和海藻糖生物合成发生着显著的改变。之前利用了RNA-seq研究酿酒酵母细胞在乙醇胁迫下的基因表达谱。此外，蛋白质组学可用于详细研究胁迫条件下蛋白质水平的变化情况。

EGCG3"Me因其具有高生物活性而作为一类潜在的新型天然抗氧化剂被广泛研究。据悉，关于EGCG3"Me处理对乙醇胁迫下的酿酒酵母细胞的改善作用的相关知识有限。因此，本次研究进行了蛋白质组学和RNA-seq的联合分析，使用iTRAQ分析技术，以确定EGCG3"Me处理酒精中毒的潜在蛋白质机制。

研究方法

按照之前报道的方法制备EGCG3"Me，并准备好实验所需的酿酒酵母二倍体菌株细胞SC131，实验开始前将酵母细胞激活并进行预培养，将预培养的SC131细胞接种于YPD培养基中培养12小时。培养至指数生长中期时添加乙醇。8h后随机分为对照组、乙醇组、EGCG3"Me+乙醇组。加入乙醇8h后收集细胞每组样本三个生物学重复，收集完成之后离心、冲洗、洗脱，最后进行干燥，使用扫描电镜分析。并进行RNA测序分析。对每组酵母细胞进行蛋白质提取，保存在-80℃中，以便进一步分析。

研究发现

在指数生长阶段，乙醇对SC131细胞的生长有较强的抑制作用，EGCG3"Me有效缓解了乙醇胁迫。乙醇组与EGCG3"Me组共鉴定出350个差异表达基因，其中上调基因178个，下调基因172个。

DEGs主要与分子功能、核糖体组成和核苷酸结合有关。GO分析表明：EGCG3"Me对SC131的几个关键酶活性、细胞器功能和主要生物学过程有影响。

KEGG通路分析表明：31个DEG与核糖体有关，7个DEG与内吞作用有关，6个DEG涉及到RNA降解过程，这些DEG在乙醇胁迫反应中发挥着关键作用。

在酵母样品中鉴定到差异表达蛋白，其中46个表达上调，144个表达上调。

代谢途径、淀粉和蔗糖代谢、磷脂酰肌醇信号系统在差异表达蛋白暴露后均显著上调，而代谢途径、次生代谢产物的生物合成和不同环境下的微生物代谢均显著下调。

EGCG3"Me干预后，鉴定出178个上调基因和172个下调基因，同时鉴定出190个差异表达蛋白。此外，KEGG分析表明：在EGCG3"Me干预后，代谢途径、次生代谢产物的生物合成和微生物代谢的差异表达蛋白最多。综合转录组学和蛋白质组学分析表明：EGCG3"Me可减轻乙醇对酿酒酵母细胞壁和细胞膜的损伤，促进氧化还原平衡和糖酵解。本研究为EGCG3"Me处理酿酒酵母的乙醇分子反应机制提供了新的见解。

图1 对照组与实验组差异表达基因的分析

图2：乙醇胁迫下EGCG3"Me 处理SCI13中差异表达蛋白的GO分析

研究结论

本研究通过RNA-seq和ITRAQ蛋白质组学分析，研究了EGCG3"Me对酿酒酵母受到乙醇胁迫时的改善作用。核糖体的KEGG分析表明：乙醇胁迫下，在EGCG3"Me干预后，胞吞作用和RNA降解中的DEG最多。除此之外，代谢通路、次生代谢产物的生物合成和微生物代谢的DEPs数量最多。

参考文献

Chen YHet al. Transcriptomic and proteomic effects of (-)-epigallocatechin 3-O-(3-O-methyl) gallate (EGCG3"Me) treatment on ethanol-stressed Saccharomyces cerevisiae cells, doi.org/10.1016/j.foodres.2019.01.061

相关阅读