基于代谢组学技术的常见食源性致病菌代谢轮廓分析

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangcn426
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
食源性致病微生物作为食源性疾病的主要诱因,严重威胁全世界的公共卫生安全,因此必须建立健全科学、准确、全面、快速的食源性致病菌检测体系,以保障食品安全,预防和控制食源性致病菌中毒事件发生。本文主要从常见食源性致病菌代谢小分子物质出发,研究其胞内外代谢轮廓,并在此基础上建立常见食源性致病菌代谢指纹图谱,寻找各菌株之间特征性代谢产物,并通过聚类分析和主成分分析各菌株之间差异性和相似性,为研发快速检测方法和建立食源性致病菌代谢产物数据库奠定基础。本论文的主要内容和研究结果如下:  1、通过优化常见食源性致病菌胞内代谢产物前处理方法,得到最佳的提取方法为-40℃6∶3∶1 CH3OH/CH2Cl2/H2O超声辅助提取。通过NIST11数据库检索,总共获得219种胞内代谢产物信息,胞外代谢足迹分析24 h/48 h发酵液共获得175/160种代谢产物信息。其中可作为各菌株之间潜在的生物标志物有:阪崎肠杆菌(Enterobacter sakazakii)特有的2-氨基苯并恶唑、2-氨基脂肪酸、甘露醇磷酸酯、5-羟基-L-戊氨酸、顺丁二烯酸、十六烷酸甲酯、反式-4-羟基-环己基甲酸、2-羟基己酸、5-羟基吲哚-3-丙酸、3-羟基肉豆蔻酸、9-十七烯酸和9,9-Dimethoxybicyclo[3.3.1]nona-2,4-dione;宋内氏志贺菌(Shigella sonnei)特有的2-甲基-1,2-丙二醇、甘露糖酸内酯和α,羟基苯乙酸;小肠结肠炎耶尔森氏菌(Yersinia enterocolitica)特有的1,5-脱水山梨醇和3-乙基-2,3-二甲基二氢吲哚;铜绿假单胞杆菌(Pseudomonas aeruginosa)特有的甲基甘露糖、Cyclopropane-1-carboxamide,2-butyl-N-(5,6,7,8-tetrahydro-7,7-dimethyl-5-oxoquinazolin-2-yl)-、1-羟基-2-甲基蒽醌和2,5-二叔丁基苯酚;伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi)特有的D-松醇;蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus, Bc)特有的磷酸-D-甘露糖苷、1,2-丙二醇磷酸酯、茚并[2',1'∶4,5]噻吩酮[3,2-b]噻喃、4-Chloro-2-nitrobenzyl alcohol、4-氨基苯乙酸、2-甲基-3-氨基丙酸和6-Azaestra-1,3,5(10),6,8-penta en-17-one;金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)特有的D邛可拉伯己糖-2-脱氧-6-磷酸苷、D-赤氏呋喃戊糖-2-脱氧-磷酸苷、甲基丙二酸、3-氨基丁酸、1,3,6-Trimethyl-5-[3-(2-acetylamino-2-methoxycarbonylethyl)-1H-indol-2-yl]-1,3-dihydropyrimidin-2,4-dione、2-甲基-1,2-丁二醇、反式-3-己二烯酸和3-溴-4,5-二羟基-苯乙腈;副溶血性弧菌(Vibrio parahemolyticus)特有的1,2-二羟基环己烯、3-羟基丙酸、1,13-二羟基十三烷和(R*,S*)-3,4-二羟基丁酸;粪链球菌(streptococcus faecium)特有的phosphonic acid,[(carbonothioylhydrazino)methyl]、2-羟基己酸、1,3-间苯二甲酸、反式巴豆醇、3-甲基-2-羟基戊酸和4-甲基-戊酸-2-酮;大肠杆菌(Escherichia Coli)特有的1,4-丁二醇、β-D-半乳糖、环戊醇和丁醇。结合聚类分析和主成分分析,发现可以将以上11株常见食源性致病菌分为4大类群。主成分分析结果与聚类分析类似,且同类群细菌可以明显区分。  2、通过优化芽孢杆菌(Bacillus)代谢组学前处理方法,获得最佳的提取方法为低温淬灭和使用萃取剂2/2/1 CHsOH/CH2Cl2/H2O。对蜡样芽孢杆菌群菌种进行胞内代谢轮廓分析共得到93种代谢产物信息,并发现其中16种为潜在的生物标志物。通过L-脯氨酸代谢途径分析,苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)可能只通过脯氨酰-4-羟化酶和氨基酸氧化酶等代谢脯氨酸;蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides,Bm)存在脯氨酸脱氢酶和脯氨酰-4-羟化酶,但可能缺少D-氨基酸氧化酶和吡咯啉-4-羟基-2-羧酸脱羟酶;而Bc可以同时通过上述两条代谢途径代谢脯氨酸。此外,Bm中缺乏长链脂肪酸,Bc中缺少醇胺类代谢产物。通过热图分析可以发现各蜡样芽孢杆菌及其类似菌株之间代谢谱图信息存在较大差异。聚类分析和主成分分析表明,聚类分析可将实验菌株分为Bt、Bc和Bm三大类,同时主成分分析能将3种芽孢杆菌明显区分。  3、通过对蜡样芽孢杆菌群菌种产生芽孢前后胞外代谢轮廓分析共得到141种代谢产物信息,且发现形成芽孢前后主要差异为营养物质较少,部分次生代谢产物增加,但并未找到芽孢杆菌形成芽孢前后生物标志性物质。结合形成芽孢前后芽孢杆菌代谢轮廓,发现菌株之间可能存在11种潜在的生物标志物。对芽孢杆菌生成芽孢前后胞外代谢轮廓进行聚类分析很难进行聚类区分,但通过对各芽孢杆菌特征性次生代谢产物进行聚类分析可以明显将上述芽孢菌株分为2个类群,分别为Bc、Bt和Bm,且Bc和Bt再分为两个亚群。  综上所述,本论文优化了食源性致病菌代谢组学前处理方法,并研究了其代谢轮廓,发现了部分潜在的生物标志物,为食源性致病菌代谢产物数据库建立提供了方法学参考和数据支持,也为快速检测技术的研发提供实验基础和理论依据。
其他文献
功能纺织品是指除具有一般纺织品固有的性能外,还同时具有一些特殊的物理、化学性能的纺织品。随着科学技术的发展和人们生活水平的提高,对功能纺织品的需求也日益高涨。近年来
过渡金属氧化物因为其多样的性质,诸如铁电性,磁性,超导电性,磁阻,光催化,多铁,而获得了广泛的研究,人们希望通过研究深入了解这些性质,以达到调控这些性质以及利用这些性质制作器件的
金属-有机框架化合物(Metal-organic frameworks)是由无机金属中心与有机配体构筑的一类有机-无机复合材料,兼具无机和有机化合物的特点于一身。金属-有机框架化合物在气体吸
目前对反应数据库的应用主要还是限于利用它进行反应的检索,但是,这种传统的基于检索的系统有很大的不足,它不能充分利用已知数据,不能帮助化学家发现新反应,在有机合成化学
Sharpless不对称双羟化反应是迄今为止在不对称合成方面应用较为广泛的一类反应.该研究工作从便宜易得的反,反,顺-1,5,9-环十二碳三烯出发,经连续不对称双羟化反应(Sharpless
该文重点研究了热历史对聚苯二甲酸乙二酸结构和结晶行为的影响,并且尝试从分子水平对这些结果进行合理的解释.
作者合成了含苯乙炔基和乙炔基两个系列的三组新的炔基单体,研究了它们的聚合行为,用常规的光谱学方法表征了聚合物结构,观察了聚合物的液晶行为.结构作者的两个系列单体:聚
该论文是超氧化物岐化酶(SOD)的基础研究部分,合成了二(2-苯并咪唑亚甲基)胺(N)和以它为配体的37种过渡金属配合物,对配体和一些配合物进行了波谱分析,测定了一种双配体单核
A Re-catalyzed C-H/C-C bond activation with cyclopropene process described in this work.The results show tuning of bases can introduce interesting product diver
由于串联反应无需对中间产物进行分离、提纯,使得多步反应可以在同一反应容器中一锅完成,所以无论从反应效率还是环保方面来看,对有机化学家来说都是很有吸引力的。本论文主要设