科研思路｜EM：细菌基因组+蛋白组解析海洋Bacteroidetes降解藻类多糖的机制

论文信息

论文题目：Apha- and beta-mannan utilization by marine Bacteroidetes

期刊：Environmental Microbiology

IF：5.147

发表时间：2018

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研究背景

海洋微藻承担着全球一半的二氧化碳固定任务，其为海洋微生物 (如Bacteroidetes) 提供有机底物，Bacteroidetes应用碳水化合物活性酶 (Carbohydrate-active enzymes, CAZymes)降解藻类多糖，其介导的藻类聚糖矿化是海洋食物链有机质循环的重要过程。

在Bacteroidetes的基因组中，编码Cazyme的基因区域称为多糖利用区 (Polysaccharide utilization loci, PULs)，虽然有一些研究关注PULs降解藻类多糖的过程，但是在海洋微生物中PULs的底物特异性及其降解藻类多糖的分子机制还并不清楚。

实验设计

研究结论

1、本研究分离得到了4株Bacteroidetes，系统发育分析表明，者4株细菌分别为Salegentibacter、Arenibacter、Leeuwenhoekiella和Flavimarina。

2、通过对4株Bacteroidetes的基因组注释发现，其携带的PULs与人类肠道中降解来源于酵母和植物中的α-或β-甘露聚糖的Bacteroidetes携带的PULs十分相似。

3、海洋Bacteroidetes中发现的β-甘露聚糖PULs主要通过不同的GH26蛋白降解β甘露聚糖，产生甘露糖、半乳糖、甘露糖-1-磷酸，最终生成葡萄糖。

4、海洋Bacteroidetes中发现的α-甘露聚糖PULs由于缺少GH76或GH99，因此，可能主要降解含有甘露糖基的底物，而不是降解α甘露聚糖。

5、底物生长实验表明，这筛选得到的4株海洋Bacteroidetes可以在昆布多糖、麦芽糖、葡萄糖、甘露糖和半乳糖为底物时快速生长。

6、应用蛋白质组技术测定在不同多糖诱导下，发现的甘露聚糖降解基因的表达水平，发现的β-甘露聚糖PULs受到半乳甘露聚糖的激活，α-甘露聚糖PULs可以被含有甘露糖的碳水化合物激活。

数据分析思路

本文章提供了一个基于细菌基因组和蛋白质组联合的分析思路，稍加修改即可用于其它微生物特定化合物降解或代谢分子机制的研究。

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