目的：本项研究在完成的钝项螺旋藻全基因组测序的基础上,利用蛋白组学技术(2D-PAGE和MALDI-TOF MS技术),进行钝顶螺旋藻不同光照条件下的蛋白表达谱分析,探索钝项螺旋藻对外界光条件的响应。运用比较蛋白组学分析蛋白表达的差异,追踪并进一步鉴定这些差异蛋白,且定位到基因组相应的ORF上,寻找出一些重要ORF的功能信息。另外,我们将追踪这些差异蛋白在胁迫环境下是如何协调各自的代谢调控网络,将有助于拓展对蓝藻的蛋白组学和系统生物学的研究。本研究将为后续的研究奠定了基础,即利用集胞藻PCC6803作为蓝细菌遗传转化系统的模式生物,进行差异表达蛋白的功能验证,进而研究螺旋藻代谢途径调控网络的分子基础。　　 方法：对已完成的钝顶螺旋藻基因组用Glimmer3.02进行ORF预测,根据序列相似性进行功能注释,并根据COG进行蛋白分类及功能研究。分别提取光照和黑暗条件下培养的钝顶螺旋藻总蛋白,经2D-PAGE分离出各蛋白组分,银染后,进行UNAX Powerlook2100XL扫描仪获得图像,利用ImageMaster2Dplatinum5.0程序分析找出差异表达蛋白点。通过显著性分析,我们挑选出重复性好的蛋白点进行胰酶消化,MALDI-TOF质谱仪分析。肽指纹图谱通过软件FlexAnalysis2.4和Bruker Daltonics BioTools3.0连接到Mascot NCBInr数据库进行比对分析,对所鉴定的蛋白根据COG进行功能分类,并通过KEGG KAAS将其定位到各自的代谢途径上,进行表达调控研究。　　 结果：　　 1.成功构建30-40 kb大小的fosmid文库,进行末端测序,获得7175条reads,经Phred/Phrap序列拼接,solexa测序,以及PCR测序延伸,形成11组大Scaffolds,涵盖整个基因组达6.82 Mb。　　 2.利用Glimmer3.02预测了5713个ORF,并做相似性比对,结果发现有5210个ORF与已知基因有不同程度的相似性,且这些ORF中有88.2％(4595/5210)与极大节旋藻(Arthrospira maxima CS-328)基因非常相似,表明两者亲缘关系密切。为把这些预测的基因进行功能分类,COG比对结果发现可以对3602个基因(63.05％)进行COG功能分类。　　 3.根据2D-PAGE和MALDI-TOF MS结果,我们在光照组中筛选到了16个蛋白点表达显著上调(包括7个只在光照组中表达的蛋白),27个蛋白点表达显著下调,而在黑暗组中,有58个蛋白点差异表达。这101个蛋白点的肽指纹图谱提交到Mascot搜索结果发现有94个蛋白都与节旋藻属有高度的同源性。　　 4.我们根据所鉴定的蛋白点进行功能和参与的代谢途径进行归类,发现差异表达的蛋白都是一类与碳及能量代谢相关的关键酶类,还有一些是与胁迫、移动与分泌相关的蛋白和翻译后修饰蛋白。　　 结论：　　 1.本课题组先前完成的钝顶螺旋藻基因组信息为大规模比较鉴定差异表达蛋白提供强大的支持,我们根据基因组序列构建本地的质谱库,可以将所蛋白组鉴定的蛋白定位到基因组上。　　 2.所鉴定的碳及能量代谢相关的关键酶类,主要涉及到糖酵解/糖异生途径、戊糖磷酸途径及光合作用等过程。揭示螺旋藻通过调控这些酶类的表达水平来有效控制细胞内的正常生理活动,达到对不同光照条件下的生存适应。　　 3.研究结果表明钝顶螺旋藻蛋白表达受到不同光照的显著影响,利用蛋白组学研究方法(2D-PAGE和MALDI-FOF MS)可以为我们提供不同条件培养下可靠的蛋白表达谱信息,为后续对感兴趣的蛋白进行功能验证提供基础。