的蛋白质组和LipidomeThermococcus kodakarensis在固定相

文摘

大多数细胞在本质上可能存在于一个stationary-phase-like状态,由于营养限制在大多数环境中。细菌和酵母的研究揭示整个固定相的形态及生理变化,导致增加生存能力长期营养限制。然而,几乎没有信息热点固定相响应。我们研究了蛋白质和脂肪含量的变化Thermococcus kodakarensis长时间的固定相。适应时间固定相包括增加比例的四醚骨干膜脂质,蛋白质的合成,确保平移富达,具体的监管ABC转运蛋白(别人的差别upregulation一些,对这些),和蛋白质参与辅酶upregulation生产。鉴于四醚合成的生物机制是未知的,我们也考虑是否任何蛋白质水平的变化t . kodakarensis可能阐明四醚脂质在同一时期的生产。一个公认的碳氮水解酶,TldE(蛋白酶大肠杆菌)同系物和膜结合氢化酶复合体亚基是可能的候选人参与tetraether-related反应,虽然upregulation adenosylcobalamin合成蛋白质可能支持激进的机制可能触发四醚合成。

1。介绍

微生物在文化迅速分裂直到必不可少的营养完全消耗或抑制废料积累,或者两者都是,人口进入一段没有净增长定义为固定相。在静止阶段,微生物细胞进行各种形态和生理变化,导致增加抗压力和生存能力长期营养限制(1]。在自然界中,绝大多数的微生物细胞可能存在于一个固定相州由于营养不足在大多数环境中(2]。细胞过程中发生了固定相的研究细菌(评论,看到2,3])和酵母(例如,看到4),但缺乏信息古生菌。文献检索显示,全垒打et al。5]研究古细菌组蛋白在后期的固定相Thermococcus zilligii和亚当斯等人。6]指出28基因(尽管不暴露自己的身份),调节海床furiosus末固定相相比,固定相的开始。

在我们研究古生菌的细胞膜脂质,我们偶然注意到脂质改变文化发展超出固定相的发病。有趣的是,膜脂质组成的四醚链的比例似乎经常在固定相增加随着时间延长,我们推测这可能是一个古细菌适应针对固定相或营养限制条件。四醚脂质膜生成及其在古细菌膜被认为是减少代谢压力和徒劳的离子循环(7]。

在目前的研究中,我们研究古细菌固定相响应使用蛋白质组学和lipidomics archaeon方法的模型,Thermococcus kodakarensis。这项研究的目的是(1)理解机制,古生菌采用应对生存在固定相(2)检查是否观察到的这些过程可能与增加四醚生产整个固定相。生产二醚古生菌的脂质相对较好理解;然而,四醚脂质形成的机理缺乏约束和可能涉及小说生化(如审查,看8])。

2。材料和方法

2.1。的增长t . kodakarensis

t . kodakarensis生长如前所述[52与酵母提取物)、胰蛋白胨和丙酮酸作为碳和能源,在85°C 15 L发酵罐除了没有冲洗的反应堆顶部空间。一公升的文化在固定相的开始收获,十二小时后。细胞从500毫升文化在两个时间点进行分析脂质如下面和细胞从剩下的500毫升的文化在两个时间点的比较蛋白质组学分析被TOPLAB (Martinsried、德国)isotope-coded标签的蛋白质。细胞被储存在−80°C到各自的分析。

2.2。脂质分析

脂质提取根据惊动et al。53用细微的修改。总之,样本冻干和体重。干电池质量(0.09 - -0.14 g)是结合precombusted海砂(2 g)和提取四次。样本提取声波降解法到溶剂混合物(v: v)的甲醇(甲醇),二氯甲烷(DCM)和水缓冲(2:1:0.8)。磷酸盐缓冲剂(8.7 g L⁻¹KH₂阿宝₄,pH值7.4)被用于前两个步骤,和三氯乙酸缓冲(50 g L⁻¹,pH值2)用于最后的两个步骤。上层清液池在分离漏斗和DCM和水被添加以允许最佳的相分离。转移后的有机相,水相萃取三次与扩张型心肌病。池有机层然后用去离子的洗了三次MilliQ水。最后提取温柔地蒸发在N₂流动和储存在−20°C。

色谱分离是实现水域Acquity UPLC酰胺柱和水域Acquity本·C₁₈列,在正常和反向阶段,分别极地和核心脂质(54]。高效液相色谱法(HPLC, Dionex最终3000 rs UHPLC)耦合到一个力量maXis四极飞行时间质谱仪(Q ToF-MS力量Daltonics,不来梅,德国)配备了一个电喷雾离子源(ESI)。检测脂质在积极的电离方式执行扫描一个质荷()从150年到2000年不等。对于每一个质谱(MS)全扫描,MS / MS实验获得的数据相关模式,针对最丰富的离子。主动排斥被用来限制给定的碎片离子每0.5分钟(3倍),从而允许我们也获得MS / MS数据更丰富的离子。脂质识别是通过监测的质量可能父离子(现在是H⁺或加合物)结合特征碎片模式概述Yoshinaga et al。55)和支持复合身份透露在先前的研究52,56]。脂质量化是通过比较的核心和极性脂质t . kodakarensis相对于内标峰面积的1,2-dihenarachidoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (C₂₁- pc,阿凡提脂质)。没有真实的标准对所有化合物,可用浓度报告基于商用或净化标准的响应因素相对于已知数量的内部标准C₂₁- pc。占响应因素,我们进行了校准曲线相对于C₂₁- pc使用四个浓度的商业和净化标准(0.5、1、5、10 ng),测量之前和之后的样本t . kodakarensis。我们使用磷脂酰乙醇胺archaeol (PE-AR,阿凡提极性脂质Inc .)、美国)的量化二醚磷脂和phosphatidylglycerol-monoglycosyl-glycerol-di-biphytanyl-glycerol-tetraether PG-GDGT-G(从Matreya LLC愉快的差距,PA,美国),四醚磷脂。核心的脂质t . kodakarensis量化使用基于“增大化现实”技术的核心和核心GDGT隔绝Archaeoglobus fulgidus,被朱et al。57]。电离的标准PE-AR PG-GDGT-G,基于“增大化现实”技术的核心和核心GDGT低于C₂₁- pc和以下响应因素:1.8,9.8,1.8,和4.2,分别。

2.3。Isotope-Coded标签蛋白(ICPL)样品制备

(ICPL Isotope-coded蛋白质标签™)是一种自上而下的蛋白质组学的方法,它是基于微分同位素标签的蛋白质来自不同的细胞状态与轻或重标记指向所有赖氨酸残留物和蛋白质N-termini [58]。标签后,样品相结合,裂解成肽,并使用质/ MS分析。自从同位素有相同的物理化学性质,光标记肽coelute与沉重的同行,同时在质谱仪分析。然后通过比较进行定量分析的相对信号强度轻、重标记肽测定。最后,MS / MS分析发现的肽是蛋白质数据库搜索紧随其后。对于每一个蛋白质,量化肽对总结和比报道的意思59,60]。

细胞蛋白质颗粒分析细胞溶解在200年冰μL ICPL裂解缓冲(美国赛瓦电泳GmbH,海德堡,德国)和均质通过研磨使用研磨设备(通用电气医疗集团,目录编号80-6483-37)在离心12000 g×10分钟之前在4°C去除细胞碎片。后上层清液被转移到新管和由布拉德福德测定蛋白质浓度测定(61年](Bio-Rad蛋白质测定染料试剂集中# 500 - 0006年),总蛋白被调整至5毫克毫升⁻¹ICPL标签使用裂解缓冲。两个样本,100μ使用ICPL g蛋白的标签™四倍的+工具包(美国赛瓦电泳GmbH)。短暂,n端和氨基酸赖氨酸组标签按照制造商的指示与nicotinoyloxysuccinimide试剂ICPL_0 ICPL_6 (¹³C₆)(美国赛瓦电泳GmbH)示例收集固定相的开头和ICPL_4 (²H₄)和ICPL_10 (²H₄¹³C₆)(美国赛瓦电泳GmbH)示例收集12小时后。池的样本作为参考材料。混合样本整除和标签分别与四个ICPL标签。随后的分析步骤进行类似地分析来看。多胎参考运行显示相同的强度由于标签相同的材料,包含所有可检测蛋白质的结合这两个样本。知识的保留时间和质量使高度或开关调节蛋白质的识别分析女士来看的样品62年]。酶裂解进行了使用排序等级胰蛋白酶(猪,美国赛瓦电泳GmbH)和MS_grade Glu-C(山龙眼Biosciences Inc .)。肽是酸化用1%三氟乙酸。

2.4。质谱分析t . kodakarensis蛋白质

对纳米液相色谱与电喷雾ionization-tandem质谱(nLC-ESI-MS / MS), 0.685μ克蛋白质消化注射。肽分离使用分析柱(C18逆转阶段,50厘米,60°C) 140分钟线性梯度(0.1%的甲酸,B: 80%甲酸乙腈和0.1%)的流量250 nL分钟⁻¹与梯度从5到50%的解决方案b .质谱进行线性离子阱质谱仪(LTQ Orbitrap精英,热科学)操作在正离子模式下在线nano-LC耦合。由一个全女士扫描周期结合女士(质量范围:300 - 1500十视MS / MS)与事件(碰撞能量CID: 35%)。

2.5。蛋白质组学分析和数据库查询

原始数据被转换为使用Trans-Proteomic管道mzXML格式(63年]。峰值检测、反褶积、deisotoping和量化了使用ICPL-ESIQuant [62年]。成套的检测最初分开进行样本和参考跑,四胞胎参考运行中发现被用来搜索示例运行中不完整的四胞胎。吉祥物与阈值离子识别数据导入得分的19个人离子分数> 19显示身份或广泛的同源性()。是由所使用的数据库的基因组发表t . kodakarensis可以从基因库(加入AP006878) (64年]。此外,所有序列都是随机和添加到4612年的目标序列给连接数据库序列。诱饵序列被用来计算错误发现率(罗斯福)。四个单独的数据库进行查询,总是使用四ICPL标签作为一个固定的修改。少于两个四胞胎的蛋白质和/或变异系数40%以上被排除在进一步分析。罗斯福的鉴定肽是罗斯福的公式计算出=FP是假阳性的数量和TP是真阳性的数量(65年]。2027真阳性支安打,61 6.0%的假阳性冲击导致了罗斯福。

2.6。t . kodakarensis12小时后蛋白质调节固定相

确定哪些蛋白质已经开始之间的调节固定相(ICPL标签0和6),12小时后(ICPL标签4和10),蛋白表达率比较的四个ICPL标签(4:0,4:6日10:0和10:6)。蛋白质是至少两个调节或双重表达下调的至少两个比率被认为是感兴趣的。

2.7。生物信息学分析调节蛋白

蛋白质上涨或下调固定相的发病后12小时使用信息从信息角度评估蛋白质在NCBI注释,发现保守域的蛋白质(66年),爆炸同源其他蛋白质(67年,68年在布伦达(),信息69年),和文献搜索。

2.8。评估调节蛋白可能参与Tetraether-Related反应

考虑是否任何蛋白质的调节t . kodakarensis在固定相可能特征可能使他们直接参与候选人四醚二醚前体形成,调节蛋白与不同的标准进行评估。

(1)的存在可能的跨膜螺旋蛋白质研究使用三种不同的方法:搜索与TMHMM隐马尔可夫模型70年),统计比较自然产生的跨膜蛋白使用TMbase [71年),并根据偏好函数赋值使用分割服务器(72年]。

(2)蛋白质的身份角鲨烯环氧酶是由爆炸对蛋白质P32476分析酿酒酵母和蛋白质Q75W20从人参。角鲨烯环氧酶被认为是由于terbinafine同源,角鲨烯环氧酶抑制剂,还能抑制四醚脂质形成(73年];因此,潜在的,酶(s)与角鲨烯环氧酶催化四醚形成共享一些相似之处。同源性被认为是显著的一致性值小于。

(3)基因编码类似蛋白质的存在在其他古生菌被爆炸调查搜索限制使用生物名称(函数)的系统后,生理、生态多样化的古生菌,都报告给生产四醚:Aeropyrum pernix,Acidilobus saccharovorans,Archaeoglobus fulgidus,Caldisphaera lagunensis,Fervidicoccus地陷,Ignicoccus hospitalis,Methanocaldococcus jannaschii,Methanopyrus kandleri,Methanospirillum hungatei,Methanothermobacter thermautotrophicus,Nitrosopumilus maritimus,延fumarii,硫化叶菌solfataricus,热原体属acidophilum。具体的爆炸搜索也对的基因组Halobacterium halobium和甲烷八叠球菌属acetivorans没有公布生产四醚,以及的基因组Nanoarchaeum equitans。蛋白质参与四醚形成可能是保存在大多数古生菌,作为其他脂质合成的酶;然而,这是预计将缺席的基因组n equitans。n equitans目前所知有一个最小的古细菌基因组;它没有任何基因编码蛋白参与脂质合成(74年),而是其膜脂质来自宿主即hospitalis(75年),因此,我们预期n equitans是不可能保留蛋白质基因直接参与四醚脂质合成。

(4)与预测蛋白质氧化还原酶功能被认为是感兴趣的四醚合成的机制与凝结的两个二醚脂质会发生氧化还原。

(5)蛋白质与脂质相关注释,prenyl组,或与基因组上下文类异戊二烯或邻近的酶带注释的因此也被认为是感兴趣的。

3所示。结果与讨论

3.1。t . kodakarensis整个固定相的脂质

在这项研究中,总完好无损的四醚代表大多数极性脂质t . kodakarensis与先前的调查,在协议Thermococcales [56,76年),然而对比二醚的比例高于四醚极性脂类报道tommeador一路et al。52]。潜在的可能是,这种差异源于分析偏差(即。,提取协议和HPLC-MS方法,例如,开罗et al。77年])和/或稍微不同的生长条件t . kodakarensis在两项研究中,生物反应器顶部空间的冲洗(52不承担在目前的研究中,使其更像一批文化系统。这个因素也可能在某种程度上解释了低细胞脂质浓度我们之前的研究相比,本研究观察tommeador一路et al。52]。然而,headgroup成分的极性脂质类似报道tommeador一路et al。52),二醚和四醚主要磷脂,磷脂酰肌醇与phosphatidylglycerol作为主要headgroups(图1)。在十二个小时在固定相,增加了3.6倍和1.2倍浓度的四醚和二醚极性脂质,分别(表1)。除了phosphatidylglycerol二醚,增加四醚和二醚的极性脂质浓度是反映在所有headgroups(图1)。当考虑总脂质核心(即。,the polar headgroup-free glycerolipid backbone), a 2.2-fold increase in tetraethers and a 1.4-fold decrease in diethers were observed (Table1)。t . kodakarensis众所周知,调节其膜脂质成分以应对增长阶段和环境因素(52,56),我们的发现扩展,观察表明,脂质成分的变化t . kodakarensis继续超出了积极增长阶段和整个文化固定相。我们的结果显示增加四醚脂质在此期间符合情人节等。[建议的想法7),四醚脂质减少损失的离子膜,从而降低代谢压力,在这种情况下将援助生存在长期固定相条件。

3.2。调节蛋白t . kodakarensis细胞固定相的发病后12小时

2306年的预测蛋白质编码的基因t . kodakarensis657被确定在我们的样品和这336包含至少一个ICPL标签肽,因此能够量化之间的固定相,12小时后的开始。比较相关ICPL标签比率(表2),32个蛋白被发现由至少两个至少两个调节ICPL比率(31只在考虑有关ICPL比率的平均值)和12个蛋白质平均至少2倍下调固定相的发病后12小时。肽的身份意义阈值错误发现率(罗斯福)使用这种方法估计为6.0%。

3.3。调节蛋白质的功能分类

3.3.1。转录和翻译

大约一半的调节蛋白t . kodakarensis在固定相是涉及转录、翻译、和RNA / DNA合成和修复(表2)。Upregulation转录后的转译后的修饰符和蛋白质参与纠正misacylated图示说明t . kodakarensis将精力投入到确保平移忠诚作为固定相的发展。这是在细菌与观测模型,基因编码转录和翻译表达下调,以应对增长逮捕条件(78年)和降低平移富达已经观察到当细菌细胞进入停滞或开始体验碳饥饿(3,79年]。然而,蛋白质参与转录、翻译、和DNA修复已经列在所有三个领域的通用压力反应蛋白质组的生活(80年]。

广泛转录监管机构TrmB (mal操纵子的转录监管机构),也是调节固定相时,确认基因表达t . kodakarensis管理在这一时期,可能在应对营养有限的条件。TrmB首次被描述为麦芽糖和海藻糖反应抑制因子的转录的基因编码糖ABC转运蛋白(23)和已被证明113古发起人不同基因的激活或抑制转录以应对营养饥饿(24]。

3.3.2。中央新陈代谢和能源

正如所料,参与蛋白质吸收的氨基酸和糖调节固定相,可能在营养应激反应(例如,[26])氨基酸的碳源t . kodakarensis(81年]。然而,调节这些蛋白质似乎非常具体的其他四个蛋白质与ABC领域,预测在运输中发挥作用的肽和其他分子,在固定相(表明显下调2)和一个(YP_184217)是一个ABC转运蛋白,贾庆林et al。(34]之前发现调节氧化应激条件下。因此,表达各种运输系统t . kodakarensis似乎是严格控制的,可能针对特定的碳需求,而不是作为一般细胞应激反应。许多美国广播公司的运输系统t . kodakarensisuncharacterised(衬底和方向),并将受益于进一步的研究。Upregulation肽酶(YP_183697)也可能是一个营养的反应t . kodakarensis,虽然在大肠杆菌肽酶的调节在饥饿条件下继续新创的目的蛋白质合成(3,82年这也可以的t . kodakarensis。

似乎发酵增长会放缓t . kodakarensis文化一直持续到固定相;因此,upregulation蛋白质的注解为NADH-quinone氧化还原酶亚基(YP_184506)的膜结合氢化酶复杂(mbh)令人惊讶的(表2)。第二个氧化还原酶,YP_183806,认为在甘油在异养古生菌分解代谢中发挥作用(而不是参与甘油磷酸盐骨架的古细菌脂质有不同的甘油立体化学)(30.)也是调节固定相,尽管甘油添加到文化的缺失。同源酶的基因编码大肠杆菌(ygaF)据报道,引起碳饥饿和固定相(31日)和酶属于一群广泛的氧化还原酶,因此可能作用于底物甘油。

Upregulation的鸟氨酸carbamoyltransferase随着时间在固定相也是一个惊人的观察t . kodakarensis如鸟氨酸carbamoyltransferases通常催化形成[氨基甲酰磷酸的瓜氨酸和鸟氨酸,精氨酸生物合成。然而,t . kodakarensis是一个精氨酸营养缺陷型(32];因此,这种蛋白质显然不是功能为目的的精氨酸生物合成,必须扮演另一个角色在这个有机体。本书et al。33)表明,它的功能反过来将瓜氨酸转化为鸟氨酸和carbamoyl-P作为能量的来源。而其特殊功能仍然是模棱两可的,潜在的鸟氨酸carbamoyltransferase在应激反应是很重要的t . kodakarensis作为贾et al。34)发现相同的蛋白是调节加热和氧化应激的反应。

3.3.3。辅酶生产

酶辅酶A的生产中心和维生素B12 (adenosylcobalamin)调节t . kodakarensis在固定相(YP_184227 YP_183265、表2)。Upregulation其他蛋白质(如YP_183167,表2)表明,流程需要辅酶A是发生在固定相t . kodakarensis。Kultz [80年)还指出,upregulation参与辅酶A的基因产物代谢是一个压力反应守恒在生命的三个领域。Adenosylcobalamin是已知最复杂的辅酶,它帮助酶提供自由基,使催化的不寻常的异构化和甲基化反应如果激进分子还提供从S-adenosylmethionine(山姆)36,83年,84年]。Upregulation adenosylcobalamin涉及另一种蛋白质的生产途径已经观察到t . kodakarensis盐胁迫下(YP_183265,贾et al。34)所以,可能这种维生素在各种应激反应中也扮演了重要的角色t . kodakarensis。

Upregulation的预测methylthioribose-1-phosphate异构酶(YP_182969)在固定相建议蛋氨酸救助途径的功能,因此再生的山姆t . kodakarensis在固定相。山姆是一个关键分子在一系列生化过程39,40,85年)包括diphthine合成和转录后的修改,如形成N (1) -methyladenine或N (1) -methylguanine tRNA 9位置,例如,和(9),过程似乎被调节的固定相t . kodakarensis(表2)。然而,佐藤et al。41以前显示t . kodakarensis不具备功能性蛋氨酸救助途径在活的有机体内;因此,upregulation预测methylthioribose-1-phosphate异构酶在固定相的目的不是为山姆再生。酶属于一个家庭的蛋白质同源真核翻译起始因子2 b (eIF2B),参与三磷酸鸟苷回收在真核生物86年]。佐藤et al。41)发现的同系物eIF2B亚基t . kodakarensis实际上表明核酮糖1 5 5-bisphosphate合成酶活性,(虽然YP_182969没有显示这个活动)。因此,YP_182969可能也有到生物功能在活的有机体内并将受益于详细的生化特性描述。

3.3.4。脂质合成

Upregulationβ-还原酶(YP_183327)表示,活跃类异戊二烯的合成是发生在t . kodakarensis长时间的固定相。细胞需要新的类异戊二烯的目的可能是蛋白质prenylation,在对压力的反应条件(例如,87年])。Upregulationβ-还原酶一直报道halotolerant archaeonHaloferax volcanii(88年)以及halotolerant真菌(87年)在回应nonoptimal增长(盐)条件。另外,需要类异戊二烯的合成可能是新脂质t . kodakarensis这将符合我们的观察,ipl随时间增加固定相(表吗1)。

3.3.5。假设蛋白质和未知函数

六个未知函数的蛋白质或一般只预测也调节t . kodakarensis随着时间的推移在固定相,很难推测其可能的功能除了广泛预测基于他们总科的其他成员。其中是一个公认的碳氮水解酶,metal-dependent phosphohydrolase调节中也被观察到t . kodakarensis为了应对盐胁迫(34)和TldE(蛋白酶大肠杆菌)同系物(表2)。

3.4。蛋白可能参与生产的四醚脂类固定相

考虑到蛋白质组和lipidomet . kodakarensis改变了在固定相中的十二个小时,我们借此机会调查是否有调节蛋白质的在这段时间可能阐明四醚脂类的生产,在这同一时期。迄今为止,研究已经完成确定的四醚合成古生菌的机制在活的有机体内使用标记前体和基板和/或terbinafine四醚形成的抑制剂。这些研究的结果有时相互矛盾的(73年,89年- - - - - -93年)前体的结构和凝结的机制仍未解决。最近的一个假说(94年),不支持直接实验观察,是凝结的两个phytanyl链发生前1′,4′时尚链甘油半个。维兰纽瓦等。94年]提出八氢番茄红素合成酶作为一个可能的酶催化缩合;然而,没有八氢番茄红素合成酶在大多数古细菌基因组意味着这个假说无法解释四醚合成在大多数古生菌,包括t . kodakarensis。

筛选标准来考虑是否在本研究蛋白质调节(即。,concomitant with an increase in tetraether production) could be candidates for involvement in tetraether formation included distribution of the protein in the Archaea, protein similarity to squalene epoxidases, annotation associated with lipids, and the presence of transmembrane domains (see Materials and Methods for explanatory notes on the criteria used, Table3结果)。的蛋白质分类与脂质,YP_184329(标注为一个类9载脂蛋白N-acyltransferase)可能与脂质在其他类9酰基转移酶相互作用的方式,转移的1-carbonyl磷脂的氨基脂蛋白前体(机制,请参阅[95年,96年])。然而,尽管它的注释,YP_184329比上课更类似于类13腈水解酶9腈水解酶和底物的这个类是未知的(42]。YP_184329被预测跨膜螺旋的三种方法(表进行测试3)和同系物除了两个古细菌基因组筛选(和一个同系物是缺乏的基因组n equitans像预期的那样),因此可能是一个候选人参与tetraether-related反应可能通过一种机制让人想起腈水解酶。

TldE同系物(YP_182912)目前标注为zinc-dependent蛋白酶是仅有的两个调节蛋白质的研究证明任何重大调整相似度角鲨烯环氧酶(表3)。此外,有趣的是,TldD和TldE(两种蛋白质形成蛋白水解复杂的旋转酶可能参与调制函数大肠杆菌(47)广泛分布于古生菌虽然他们失踪的两个热点订单没有报告生产四醚(Nanoarchaeota和Haloarchaeota) (45]。此外,YP_182912预测含有跨膜螺旋(表3),这表明它可能与膜脂质。YP_184329和YP_182912将受益于进一步的研究来确定其功能在活的有机体内和参与的可能性tetraether-related反应。

两个调节蛋白质预测氧化还原酶活性是感兴趣的,因为两个二醚的机制可能会压缩形成四醚将可以通过一个氧化还原反应。NADH-quinone氧化还原酶(YP_184506) mbh复杂显示相同的子单元的复杂我催化的电子转移,例如,NADH醌分子反应与质子跨膜易位(97年]。在Thermococcales物种(醌类没有被发现98年),t . kodakarensis采用电子分岔产生ATP合成的电化学势,YP_184506可能转移电子从铁氧还蛋白H⁺(99年)而不是醌类。然而,这种蛋白质是一个有趣的一些候选人参与两个二醚的缩合类异戊二烯,由于其广泛的同源性复杂我蛋白(One hundred.)与类异戊二烯分子膜,传递电子,氧化还原酶活性的影响。此外,这种蛋白质的同系物是分布在所有古细菌基因组除外n equitans。第二个氧化还原酶(YP_183806)调节与四醚的形成也有一些感兴趣的特征,使其作为一个潜在的球员四醚形成,包括预测跨膜域和角鲨烯环氧酶(表排列相似3)。然而,其有限的分布(表3)意味着如果在四醚形成过程中发挥作用,它不是通过一种机制守恒在所有古生菌。

额外的观察是upregulation adenosylcobalamin合成蛋白质,以及酶催化反应要求山姆,表明radical-assisted反应是发生在t . kodakarensis在固定相。有多种细胞过程和不同寻常的反应依赖于甲基自由基从山姆捐赠或从adenosylcobalamin或两83年,84年]。对四醚形成,一个激进的反应涉及外源因素已经被提出(92年,101年]作为一种机制可以解释四醚合成的方式类似的形成提出了恶魔的酸的细菌直接缩合两种脂肪酸(102年]。假设是值得回顾的根据我们的观察,upregulation蛋白质参与adenosylcobalamin合成伴随增加四醚形成。

4所示。结论

在固定相,我们观察到蛋白质含量和脂肪含量的变化Thermococcus kodakarensis,揭示古细菌适应应对长时间的固定相及/或养分的压力。这些适应性包括增加比例的脂质膜的四醚骨干,投资合成蛋白质,保证平移富达,非常具体的监管ABC转运蛋白(upregulation一些别人的差别,对这些),和蛋白质参与辅酶upregulation生产以及upregulation各种蛋白质的细胞作用仍然模糊或完全未知的。两种蛋白质的功能仍然是模棱两可的,同时被发现的还有其他nonoptimal条件下调节在一个先前的研究t . kodakarensis(34),因此可以通用压力反应的一部分t . kodakarensis。

四醚脂质合成的机制仍未得到解决和酶最近提议负责(八氢番茄红素合成酶(94年])是明显缺席t . kodakarensis和大多数其他古细菌的基因组,我们调查是否有调节蛋白质的研究(伴随的四醚生产)的增加可能参与候选人四醚生产。公认的碳氮水解酶(YP_184329) TldE同系物(YP_182912),和一个亚基的mbh复杂(YP184506)是最有可能的候选人从列表中蛋白质的调节与固定相的时间和每个人都受益于进一步调查。Upregulation adenosylcobalamin合成蛋白质的同时与四醚合成支持激进的可能性是四醚合成的触发机制(101年),在未来也可能值得考虑。

信息披露

艾玛·j·Gagen的现在地址是昆士兰大学地球科学学院,圣卢西亚,昆士兰,澳大利亚。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关本文的发表和关于他们收到的资金。

作者的贡献

艾玛·j·Gagen和马科斯y Yoshinaga贡献同样这项工作。

确认

马科斯y Yoshinaga和艾玛·j·Gagen支持的欧洲研究理事会在欧盟第七框架计划:“想法”的具体计划,没有伦理委员会批准协议。247153 (Kai-Uwe Hinrichs)。马科斯y Yoshinaga被亚历山大•冯•洪堡基金会也支持。作者感谢Broda Nadine和Lars驱虫药援助与脂质分析。他们也感谢哈拉尔德Huber Reinhard Wirth和有价值的讨论和批判阅读的论文。

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