代谢组 + 转录组：基迪奥客户文章解读

多组学结合，发现新的代谢途径~...





发表期刊：《Chemical Engineering Journal》

发表时间：2017

影响因子：6.216

合作单位：暨南大学

Bisphenol A (BPA)，双酚A是一种内分泌干扰素，对水体环境造成一定的毒理影响，给水生生物和人类生活带来较大的危害。因此，去除或降低BPA的浓度是水质量控制的重要目标。

近年来，利用藻类处理水污染的生物修复技术得到逐步发展和应用。其优势在于藻类治污的环境友好性，可持续性和低成本。此外，对藻类治污的分子机理的研究也越来越多，如Nakajima等发现4中淡水藻类能够使BPA糖基化，形成糖苷类衍生物BPAGlc和BPAGal。

但是，藻类BPA相关代谢通路和代谢产物的研究仍有很多空白，同时BPA相关基因研究也较少。本文利用淡水微藻（Desmodesmus sp.WR1）为研究对象，利用代谢组和转录组对BPA生物降解过程中的代谢物和基因进行研究，发现了新的代谢通路和基因调控机制。

BPA处理后微藻生化特征与BPA降解效率

4 种BPA浓度处理（1, 3,5.5, 13.5 mg /L）都不能显著影响微藻 Desmodesmus sp.WR1 的生长和其它生化指标，说明该微藻对BPA有良好的适应能力。同时在以上4种浓度下，BPA降解比率分别为57%, 25%, 18%和26%，说明该微藻有较大的BPA处理潜力（图1）。

代谢组分析

LC-HRMS 结果显示各个peak中的化合物，包括peak-A（3种），peak-B（5种），peak-BPA（3种）（表1）。除了与前人报道一致的结果外，作者还首次发现了新的BPA代谢物，如2-hydroxy-3-hydroxymethy BPA，3-hydroxymethyBPA糖苷，monophenols（单酚类）等。

基于上述发现，作者推测，微藻降解BPA存在其它代谢途径。主要通过oxidative氧化，hydroxylation羟基化，glycosylation糖基化和oxidativecleavage氧化解离等作用生成新的代谢产物。转录组分析

通过无参转录组de novo assembly，总共得到32,823个unigenes，N50长度为1905bp。BPA处理0天，2天和5天后分别发现差异基因（DEGs）2516个，4846个和5662个。

作者进而重点关注BPA处理后的相关DEGs和通路，发现氧化还原酶活性oxidoreductase activity相关基因显著差异，说明微藻通过上调这些基因提高BPA氧化反应，达到生物降解的目的。

此外，葡糖转移酶UDP-glucosyltransferaseactivity相关基因也有明显的差异，作者推测这些基因推动BPA快速糖苷化代谢。qPCR验证

挑选氧化还原酶（Unigene0003885）和葡糖转移酶（Unigene0000428）编码基因进行RT-PCR验证，发现Unigene0000428在BPA处理2天时显著上调，Unigene0000428在2天和5天都显著上调，结果表明这些基因参与微藻的BPA的氧化，羟基化，糖基化和氧化解离等代谢过程。



1.  作者发现微藻Desmodesmus sp对BPA有很强的适应能力，具有生物降解BPA的应用潜力；

2.  通过代谢组技术发现BPA降解的传统机制，与前人报道一致；然而，更重要的是首次报道了BPA代谢过程中的新的产物以及新的代谢通路，加深了对于藻类生物降解机制的了解；

3. 通过转录组，也发现BPA代谢过程中关键酶的编码基因显著上调，与代谢组的结果相互验证。



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参考文献：

Wang, Rui, et al. "Identification of novel pathways for biodegradation of bisphenol A by the green alga Desmodesmus sp. WR1, combined with mechanistic analysis at the transcriptome level." Chemical Engineering Journal.321 (2017): 424-431.

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