MCP|ZCM|Investigating Lactococcus lactis MG1363 response to phage p2 infection at the proteome level（研究乳酸乳球菌MG1363在噬菌体p2感染后的蛋白质组水平变化）

一、概述：

噬菌体是特异性感染并最终杀死其细菌宿主的病毒。他们在所有生态系统中发挥着关键的生态作用。尽管经过了几十年的研究，噬菌体与细菌宿主之间的相互作用仍然知之甚少。本研究使用无标记定量蛋白质组学来揭示乳酸乳球菌MG1363在噬菌体p2感染过程中的蛋白质组类型；还使用了CRISPR-Cas9技术选择特定的细菌基因进行敲除，以研究它们参与噬菌体复制的过程。此外，该研究同时检测并量化了78％的理论噬菌体蛋白质组，并鉴定了以前未检测到的噬菌体p2的许多蛋白质。

二、研究背景：

噬菌体无处不在，并具有遗传多样性。噬菌体生物学的研究导致了分子生物学和生物技术的兴起。尽管它们很重要，但噬菌体与细菌宿主之间的相互作用仍然知之甚少。前人做了很多在噬菌体感染期间宿主基因组和转录组方面的研究。然而，转录后和翻译水平对基因的调控表达的研究却很少。所以蛋白质组分析对于充分了解细胞对特定条件的反应以及跟踪每种蛋白质的命运至关重要。

本研究使用无标记的定量蛋白质组学来揭示在有毒噬菌体p2感染期间乳酸乳球菌MG1363的蛋白质组类型。该研究在不同的感染阶段表征细菌和病毒蛋白质组，并使用CRISPR-Cas9技术选择特定的细菌基因进行敲除，以研究它们参与噬菌体复制的过程。

这种高通量和基于发现的研究提供了蛋白质组水平的噬菌体感染的全面视图，为将来研究噬菌体-宿主相互作用铺平了道路。

三、实验设计：

四、研究成果：

1、GeLC-MS / MS方法鉴定到了1412种高可信度的细菌蛋白，占理论细菌蛋白质组的59％（1412/2383）以及理论噬菌体蛋白质组的78％（38/49）。其中，检测到16％（226/1412）的细菌蛋白质对于感染的培养物是独特的，而仅在未感染的细菌细胞中发现6种其他细菌蛋白质。该研究还鉴定到许多噬菌体p2的结构蛋白，主要由早期和中期表达的基因编码，之前未检测到。

2、GeLC-MS / MS方法检测到了一种预计不存在的噬菌体蛋白pORFN1。

3、为了努力提高噬菌体p2蛋白的覆盖率，本研究使用SRM方法进行噬菌体蛋白质组分析。图中所示为orf46编码的噬菌体p2蛋白的表达谱。首先在感染后10分钟检测到orf46编码的蛋白质，并且其感染在感染后20至30分钟达到峰值。

　　4、16％（226/1412）细菌蛋白质仅在p2感染期间存在，表明它们对噬菌体复制很重要，并且它们的基因失活可能导致噬菌体抗性表型。为了研究这一假设，我们使用适用于乳酸乳球菌MG1363的CRISPR-Cas9工具生成了特异性敲除突变体。图示为噬菌体敏感乳酸乳球菌pKO0219 pL2Cas9（对照）和缺乏基因llmg_0219的衍生乳酸乳球菌MGΔ0219在噬菌体p2存在或不存在下的生长曲线。其中，敲除菌株（橙色和灰色）比对照菌株（黄色和蓝色）生长更长，并且它对噬菌体p2感染（灰色）具有抗性。

文章亮点：

1. 表征了乳酸乳球菌MG1363和噬菌体p2在不同感染阶段的蛋白质组。

2. 检测到的16％（226/1412）细菌蛋白质对于感染的培养物是独特的。

3. 使用合成肽的靶向方法改善了噬菌体p2蛋白质组的覆盖范围。

4. 通过蛋白质组学，我们发现了由先前未注释的基因编码的保守噬菌体蛋白。

5. 细菌基因llmg_0219的缺失（未知功能）阻碍噬菌体p2感染。

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