梭菌（Clostridium）是一類與人類關(guān)系十分密切的革蘭氏陽性細(xì)菌。理解梭菌適應(yīng)環(huán)境脅迫的機(jī)制，無論是對在醫(yī)學(xué)上控制梭菌，還是在工業(yè)上利用梭菌，都具有十分重要的意義。

梭菌屬中在工業(yè)上最廣泛應(yīng)用的種是丙酮丁醇梭菌。丙酮丁醇梭菌的正常發(fā)酵過程要經(jīng)過產(chǎn)酸和產(chǎn)溶劑兩個階段，其中從產(chǎn)酸向產(chǎn)溶劑階段的過渡，通常被認(rèn)為是該菌的一種解毒和適應(yīng)機(jī)制。在這一轉(zhuǎn)換過程中，許多與脅迫應(yīng)答、溶劑合成相關(guān)的蛋白會上調(diào)表達(dá)，而與氨基酸和蛋白質(zhì)合成相關(guān)的蛋白則會下調(diào)表達(dá)。

為了更好理解丙酮丁醇梭菌適應(yīng)環(huán)境脅迫的機(jī)制，研究人員模擬自然界的進(jìn)化過程，獲得了一株能夠在丁醇濃度提高50%的脅迫環(huán)境下正常生長的突變株。采用比較蛋白質(zhì)組分析，研究人員發(fā)現(xiàn)突變株中70%本應(yīng)在產(chǎn)溶劑階段上調(diào)或下調(diào)表達(dá)的差異蛋白，在產(chǎn)酸期就提前上調(diào)或下調(diào)，在產(chǎn)溶劑期還會進(jìn)一步增大上調(diào)或下調(diào)的幅度。這表明突變株進(jìn)化出了一種適應(yīng)環(huán)境脅迫的新策略，即其解毒和適應(yīng)機(jī)制能夠更敏感地感知脅迫信號，提前啟動并增強(qiáng)對關(guān)鍵蛋白的調(diào)控能力，更快、更靈活地調(diào)整細(xì)胞生理狀態(tài)，從而幫助突變株適應(yīng)了更具挑戰(zhàn)的環(huán)境。

相關(guān)工作已于4月29日在線發(fā)表在美國化學(xué)會《蛋白質(zhì)組學(xué)研究》（Journal of Proteome Research）上。該研究還建立了梭菌屬的第一張蛋白質(zhì)組參考圖譜，為梭菌屬的蛋白質(zhì)組學(xué)研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

該研究由博士生毛紹名在李寅研究員和張延平博士的指導(dǎo)下完成，研究得到973計(jì)劃、中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目和中國科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)國際合作伙伴計(jì)劃資助。