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气泡囊泡（gas vesicles, GVs）是由微生物产生的充气蛋白质纳米结构，用于调节浮力，并已成为生物医学成像领域中的强大工具，尤其可作为声学报告基因。其机械强度较高的外壳包裹着稳定的气体腔室；当受到足够的静水压或声压时，这一结构会发生不可逆塌陷，并留下大片蛋白质片层。该塌陷现象构成了差分成像和可控空化等关键应用的基础，同时也被认为会在浮力调节过程中自然发生，然而其生理后果仍知之甚少。在本研究中，我们采用转录组学和蛋白质组学方法来探究细胞对GV塌陷的响应。 在天然产生GV的蓝细菌水华鱼腥藻（Dolichospermum flos-aquae）中，RNA测序揭示出一种独特的转录响应，其特征为热休克蛋白的上调，提示细胞对胞内蛋白质聚集产生了应激反应。相比之下，在异源表达GV的大肠杆菌中，生物发光报告实验未显示出类似的热休克启动子激活。为检验塌陷的GV是否能够被细胞内特异性蛋白识别这一假设，我们在这两种物种中开展了基于LC-MS/MS的拉下实验，但未鉴定出有力的候选结合蛋白。尽管尚未揭示明确的识别机制，我们基于组学的研究为天然系统和异源系统中细胞对GV塌陷的响应提供了丰富的数据集。这些发现表明，细胞对塌陷GV的响应可能比此前认识的更为复杂；要阐明细胞如何检测并处理诸如塌陷气泡囊泡这类大型胞内蛋白质聚集体，仍需要进一步提高检测方法的灵敏度，并开展更多有针对性的实验。蛋白质组学数据可通过ProteomeXchange（PXD060779）获取，RNA测序数据可通过NCBI GEO（GSE289028）获取。
气泡囊泡（gas vesicles, GVs）是由微生物产生的充气蛋白质纳米结构，用于调节浮力，并已成为生物医学成像中的强大工具，尤其可作为声学报告基因。其机械性能稳健的外壳包裹着稳定的气体腔室，在受到足够的静水压或声压时会发生不可逆塌陷，并留下大片蛋白质片层。这一塌陷现象构成了差分成像和可控空化等关键应用的基础，同时也被认为会在浮力调节过程中自然发生，然而其生理后果仍知之甚少。在本研究中，我们采用转录组学和蛋白质组学方法来探究细胞对GV塌陷的响应。在天然产生GV的蓝细菌水华束丝藻（Dolichospermum flos-aquae）中，RNA测序揭示了一种独特的转录响应，其特征是热休克蛋白上调，表明细胞对胞内蛋白质聚集产生了应激反应。相比之下，在异源表达GV的大肠杆菌中，生物发光报告分析未显示出可比的热休克启动子激活。为检验塌陷GV是否能够被细胞内特异性蛋白识别这一假设，我们在这两种物种中均开展了基于LC-MS/MS的拉下实验，但未鉴定出有力的候选结合蛋白。尽管未发现明确的识别机制，我们基于组学的研究为天然系统和异源系统中细胞对GV塌陷的响应提供了丰富的数据集。这些发现表明，细胞对塌陷GV的响应可能比此前认识的更加复杂，并且需要提高检测方法的灵敏度并开展更多有针对性的实验，才能阐明细胞如何检测和处理诸如塌陷气泡囊泡这类大型胞内蛋白质聚集体。蛋白质组学数据可通过ProteomeXchange（PXD060779）获取，RNA测序数据可通过NCBI GEO（GSE289028）获取。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.31.729101v1?rss=1
🏷️ 气泡囊泡 转录组学 蛋白质组学 蓝细菌 大肠杆菌 热休克应答