Zeitschrift für Proteomik und Bioinformatik
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Abstrakt

Proteomische Auswirkungen von Magnesiumstress auf Biofilm-assoziierte Proteine, isoliert aus cellulolytischem Bacillus licheniformis YNP5-TSU

Joshua A O'Hair, Hui Li, Mahesh Rangu, Santosh Thapa, Yong Yang, Tara Fish, Sarabjit Bhatti, Theodore W. Thannhauser, Suping Zhou*

Die Optimierung der Cellulaseaktivität ist für die Synthese der Endprodukte der Biokraftstoffproduktion der zweiten Generation von entscheidender Bedeutung. Die geringste Änderung der Fermentationsparameter kann die Sekretion der zum Abbau der cellulosehaltigen Biomasse erforderlichen Enzyme verringern. Die Bestimmung der ökologischen Auswirkungen bestimmter wichtiger Medienkomponenten ist wesentlich, um zu verstehen, wie Bakterienarten in einer flüssigen Umgebung reagieren. Für unser Experiment wurde ein cellulosehaltiges Medium entwickelt, um den industriell wichtigen Thermophilen Bacillus licheniformis YNP5-TSU zu verbessern. Nach mehreren Versuchen, die Zusammensetzung des Carboxymethylcellulose-(CMC-)Mediums zu vereinfachen, wurde eine Beeinträchtigung der Biofilmreifung und der Cellulaseaktivität festgestellt. Dieses negative Artefakt trat nur auf, wenn Magnesiumsulfat aus dem Medium entfernt wurde. Um die durch Magnesiumstress verursachte Verschiebung der Genexpression zu analysieren, wurden mit dem Biofilm verbundene Proteine ​​sowohl aus Kontrollmedien (4,0 mM MgSO ₄ ) als auch aus magnesiumarmen Medien (0,0 mM MgSO ₄ ) nach Inkubationszeiträumen von 24 und 48 Stunden extrahiert. Diese Proteine ​​wurden durch isobare Markierung quantifiziert und Rohdaten, die aus nanoLC-MS/MS generiert wurden, identifizierten über 2.000 Proteine ​​aus dem Bacillus licheniformis YNP5-TSU-Proteom (NCBI-Zugangsnummer MEDD00000000). Nach der Berechnung der statistischen Normalisierung und der Falschentdeckungsrate wurden insgesamt 161 Proteine ​​aus magnesiumarmen Medien und 238 Proteine ​​aus Kontrollmedien als statistisch relevant erachtet. Ein genauerer Blick durch STRING-vernetzte Netze, Data Mining und NCBI-Anmerkungen enthüllte mehrere hoch-/herunterregulierte Proteine, die mit der Biofilmbildung und der Cellulasesekretion in Verbindung standen. In dieser Studie können wir signifikante Beweise dafür liefern, dass (1) Biofilmreifung und Cellulaseproduktion stark korreliert sind und (2) ihre Optimierung von der Expression mehrerer Schlüsselproteine ​​abhängt.