基于转录组学分析Xenorhabdus bovienii肽基脯氨酰异构酶ppia-l20基因的表达调控

摘要

[目的]前期从广谱抗菌的Xenorhabdus bovienii NN6菌株的胞外蛋白中分离出一种新型杀菌蛋白PPIA-L20,为肽基脯氨酰异构酶A类似物，该蛋白能够抑制尖孢镰刀菌西瓜专化型的孢子的萌发，致使孢子死亡。经过多次试验验证ppia-l20基因的表达水平不稳定，与发酵时间没有明显的相关性。本文旨在探寻调控ppia-l20基因表达的调控因子，进而推测ppia-l20基因表达调控的分子机制，为进一步提高抗菌蛋白的产量提供参考。[方法]对ppia-l20的转录水平进行Real-time PCR分析并与菌株生长曲线进行相关性分析，选择ppia-l20基因表达量差异显著的2个发酵时间点进行转录组学比较，并对表达差异显著的DEG(differential expressed gene)进行GO功能注释、KEGG富集通路和蛋白网络互作分析。[结果]4～84 h发酵菌体中的ppia-l20基因表达趋势不稳定，其转录水平与时间不相关。与ppia-l20低表达量的8 h发酵菌体相比，ppia-l20高表达量的12 h发酵菌体中有466个DEG,包括193个上调基因和273个下调基因。Real-time PCR验证表明基因表达差异趋势与转录组测序结果一致，证明测序结果可信。对差异表达的基因进行GO功能注释、KEGG富集分析，发现DEG的功能与膜形成相关，富集通路与双组分调节系统、磷酸转移酶系统和阳离子抗菌肽抵制通路相关。其中，双组分调节系统中的qseC基因和opmR基因表达量均上调2倍，ppia-l20基因位于阳离子抗菌肽抵制通路，该通路上的nlpE基因(负责编码外膜脂蛋白)显著下调。蛋白互作网络中，PPIA-L20蛋白与位于外膜的AMP结合蛋白TycC、GrsB有互作关系，NlpE蛋白与双组分调节系统中cpxR基因、cpxA基因表达的蛋白有互作关系。[结论]Xenorhabdus bovienii NN6菌株可能通过双组分调节系统通路、阳离子抗菌肽抵制通路上的关键基因nlpE和磷酸转移酶系统共同调控ppia-l20的表达。

关键词

昆虫病原线虫共生菌 / Xenorhabdus bovienii NN6 / 转录组 / ppia-l20 / 双组分调节系统 / 阳离子抗菌肽抵制通路