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脂滴由中性脂质构成核心,外层由单层磷脂膜包被,在单层磷脂膜上镶嵌着许多脂滴蛋白。它存在于几乎所有物种当中。随着研究的不断深入,人们认识到脂滴除了储存中性脂质外,还具有许多其他的生理功能,如:脂质代谢、运输、与其他细胞器发生相互作用等。脂滴生理功能的研究有助于解释许多代谢疾病的生理机制,如:肥胖病,脂肪肝,动脉粥样硬化等。而且,在原核生物中,脂滴作为中性脂质的主要储存场所,能够为生物柴油提供原料。脂滴的众多生理功能离不开脂滴表面的主要蛋白。本文以原核生物Rhodococcus jostiiRHA1(R.jostii RHA1)和小鼠肝脏中的脂滴作为研究对象,用蛋白质组学,基因敲除,GFP荧光定位等方法分析了脂滴主要蛋白的定位及功能。
我们成功地将原核生物R.jostii RHA1的脂滴纯化,并通过胰酶处理消化掉脂滴蛋白暴露在外面的亲水肽段后,得到与脂滴的单层磷脂膜和中性脂质紧密结合的亲脂肽段,并对这些亲脂肽段进行蛋白质组学分析。我们发现,这一方法成功地富集了亲脂肽段。而且这些肽段的蛋白大部分是脂滴蛋白,例如,肽段数最高的蛋白Ro01408,被鉴定是脂滴上的主要蛋白。
结合R.jostii RHA1脂滴蛋白质组学的分析,我们选取了它的相近物种Rhodococcus opacus PD630(R.opacus PD630)上的LPD03923,LPD06328,LPD02840,LPD02496基因,并选取了R.jostii RHA1上的ro06200基因通过构建融合蛋白分析其定位,我们发现LPD03923,LPD06328和Ro06200密集地分布在脂滴的周围。我们还选取了ro06190,ro04894,ro02258基因,通过同源重组敲除的方法研究其功能,发现ro06190影响了脂滴中性脂质的含量,ro04894影响了脂滴的大小。
在对原核生物脂滴蛋白定位肽段进行分析的同时,我们也选取了小鼠作为真核生物的代表。小鼠肝脏的脂滴较易获得,而且,小鼠作为代谢疾病的主要模式生物,其肝脏脂滴的研究能够为人类许多脂类代谢疾病提供研究基础。我们富集了小鼠肝脏脂滴的定位肽段,得到了脂滴单层磷脂膜上结合紧密的片段,并通过蛋白质组学分析了这些肽段的序列。
肝脏作为生物体内脂滴含量丰富的器官,里面的脂滴根据其中性脂质的不同,可以分为不同种类。这些不同种类的脂滴的主要蛋白也有很大差异。我们通过不同的离心速度和离心时间,首次在小鼠肝脏中成功分离了富含甘油三酯和富含胆固醇酯的脂滴,并分析了其蛋白谱和脂滴大小差异,发现这两种脂滴在高分子量的蛋白谱上有较大差异,而且富含甘油三酯的脂滴较小,脂滴蛋白上所带有的其他细胞器的标记蛋白也较少。
综上所述,本文分别选取R.jostii RHA1的脂滴和小鼠肝脏的脂滴作为研究对象,对脂滴主要蛋白的定位及功能做了研究。在原核生物中,通过蛋白质组学分析了与脂滴紧密结合的亲脂肽段,得到了这些亲脂肽段的序列,为脂滴定位共性的分析提供了研究基础。同时,我们对脂滴主要蛋白进行了定位和功能的分析,发现LPD03923,LPD06328和Ro06200能够聚集地分布在脂滴表面,Ro06190,Ro04894对脂滴的甘油三酯含量和脂滴大小有影响。在小鼠中,通过蛋白质组学分析了肝脏脂滴上的亲脂肽段,为脂滴定位特性的研究提供了数据库。同时,我们也分离了小鼠肝脏中不同组分的脂滴,发现了这些不同组分脂滴上的不同蛋白。这对肝脏相关的代谢疾病的研究有一定意义。