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钝顶螺旋藻(Spirulina(Arthrospira)platensis869S)是一种蓝藻,具有多种保健作用,而且是一种运用生物技术富集微量元素的良好材料。本文利用蛋白质组学技术研究了钝顶螺旋藻对培养基中添加复合微量元素(硒Se,碘I和锌Zn)的分子响应机制,文中采用的Se,I和Zn浓度为非致死浓度。结果表明,20mg.L-1Se,900mg.L-1I和10mg.L-1Zn浓度组对藻体生长没有影响,且藻体富集的3种微量元素浓度较高,分别为77.25μg.g-1D.W的硒,18.55μg.g-1D.W的碘和216.6μg.g-1D.W的锌。高浓度复合微量元素(100mg.L-1Se,1800mg.L-1Iand20mg.L-1Zn)中只有锌对藻体具有毒性作用,而Se和I可以减缓这种毒害作用。ICP-MS结果表明高浓度的锌实验组(100mg.L-1Se,1800mg.L-1Iand20mg.L-1Zn)中细胞内富集的锌显著减少,但对其他金属离子影响不显著,除了Mg。在这高浓度复合微量元素培养中,藻类总生化组分也发生了显著的改变。虽然叶绿素a和PC产量都受到了抑制影响,但叶绿素a更易受影响(降低了47.33%)。同时也观察到了蓝藻对环境胁迫响应的特点,总蛋白质降低到对照组的73%(生物量干重的比值),而碳水化合物和脂类增加,特别是脂类增加显著,比对照组增加76%。
分别提取对照组和高浓度Se,I和Zn实验组中的总蛋白质,利用蛋白质组学技术分析了细胞在蛋白质表达水平上对高营养盐胁迫的响应。2-DE电泳结果发现对照组和高浓度组间有61个差异蛋白点。利用MALDI-TOF/TOF-MS和MALDI-TOF-MS分析这61个差异蛋白,发现其中44个为上调蛋白,17个为下调蛋白。这些蛋白质可分为几个不同的功能类群,可能与适应高浓度锌毒性的多种途径相关。其中,大多数蛋白质与细胞的翻译和光合作用系统相关。在本研究中,我们假设光合作用是持续进行的,这是通过连接肽调节的一种藻胆蛋白构象改变的结果,可以使光能传递至反应中心。硒和碘对细胞在高浓度金属毒害中的保护作用可能与多功能的氧化还原酶(解毒酶)有关。令人意外的是也观察到了2个延伸因子-Tu基因的拮抗调节。同时,检测到了2个蓝藻中了解很少的蛋白,分别为DNA旋转酶肽酶U62调节子和带7蛋白。研究结果表明,高特异性基因组在钝顶螺旋藻适应外界胁迫中具有重要作用。