凡纳滨对虾血蓝蛋白抗菌降解肽段的鉴定、抑菌活性分析及其相关降解酶的探索

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对虾养殖业目前已成为我国水产养殖中的支柱性产业,但近年来因病害和生物安全等因素给养殖业造成了巨大损失。鉴于此,学者们认为“以免疫防治为主,预防与治疗相结合”的对虾健康养殖方法,尤其是开发寻找替代抗生素的绿色抗菌肽,是解决目前对虾养殖业发展瓶颈的有效途径之一。有趣的是,近年来研究发现存在于对虾血淋巴中的血蓝蛋白可以产生具有功能性的抗菌降解肽段,但迄今为止,其研究还不够全面而深入。为此,本研究在此基础之上,对凡纳滨对虾血蓝蛋白降解肽段的种类、抑菌活性及其相关降解酶等进行了较为系统而深入的研究,所获主要研究结果如下:  1、对虾血蓝蛋白抗菌降解肽段的预测及其抑菌活性分析  采用AntiBPServer、CAMP、APD2等三个在线软件预测凡纳滨对虾血蓝蛋白产生抗菌降解肽的可能性。结果发现,血蓝蛋白大小亚基有可能产生34个分子量范围为1.5-1.9kDa的抗菌肽段,其中12个肽段由于可能会形成α螺旋结构,且能与病原菌膜相互作用,提示其具有抗菌肽的可能性最大。  在此基础之上,进一步采用多肽固相化学方法合成该12条可能性最大的抗菌肽段,并分析其抑菌活性。结果表明,所合成的12种血蓝蛋白肽段对革兰氏阴性菌(副溶血弧菌)和(或)革兰氏阳性菌(乙型链球菌)表现出明显的抑菌活性,与阴性对照相比,其抑菌活性大小均在90%以上,其中,S7、S9、B2、B13等四种肽段对副溶血弧菌和乙型链球菌均具有较强抑菌活性,S8、S10、B1、B3、B9、B10、B11、B14等八种肽段仅对副溶血弧菌具有抑菌活性。由此说明,生物信息学结合抑菌实验策略是研究血蓝蛋白抗菌肽段的一种快速而有效的策略。  2、病原菌刺激后对虾血蓝蛋白抗菌降解肽段的分离、鉴定与抑菌活性分析  首先,采用Tricine-SDS-PAGE、Western-blotting、质谱等蛋白质组学方法,分析副溶血弧菌刺激对虾后其血浆中产生血蓝蛋白降解肽段的情况。结果发现,副溶血弧菌刺激对虾24h后在其血浆中发现5个与抗血蓝蛋白抗体呈明显阳性的小分子肽段。  继而,选取分子量约为6.0kDa的①号降解肽段进行质谱分析,结果显示,其与凡纳滨对虾血蓝蛋白(gi|32546253和gi|854403)具有高度同源性。提示,这些小分子肽段应为血蓝蛋白的降解肽段。  最后,采用平板菌落计数方法分析该①号降解肽段的抑菌活性。结果发现,其对副溶血弧菌具有明显的抑菌活性(抑菌率约为98%),与阴性对照相比,具有极显著性差异。  由此说明,病原菌刺激后对虾血蓝蛋白确实可以产生不同大小的抗菌肽段。  3、与对虾血蓝蛋白抗菌降解肽段形成的相关蛋白酶探索  首先,采用ExPASy软件预测可能参与血蓝蛋白降解肽段形成的酶,结果发现,糜乳蛋白酶(Chymotrypsin)、蛋白酶K(ProteinaseK)、胰蛋白酶(Trypsin)、胃蛋白酶(Pepsin)、热溶素(Thermolysin)以及内肽酶(Endopeptidase)等六种蛋白酶可能与血蓝蛋白降解肽段的形成有关。  其次,采用Substrate-SDS-PAGE酶谱技术探索对虾肝胰腺粗酶液对血蓝蛋白降解的影响,结果发现,粗酶液中的胰蛋白酶等其它蛋白水解酶可能与血蓝蛋白的降解有关。  最后,运用体外胰蛋白酶酶解试验、Tricine-SDS-PAGE以及Western-blotting等技术进一步分析胰蛋白酶对血蓝蛋白的降解作用。结果表明,胰蛋白酶可将血蓝蛋白降解成分子量约为5.0~20.0kDa的小分子肽段群,其中3个肽段与副溶血弧菌刺激后对虾血蓝蛋白产生的降解肽段分子量相吻合。  由此推测,血蓝蛋白抗菌降解肽段的形成可能与胰蛋白酶等多种蛋白酶的水解有关。  综上所述,本研究采用体内、外2种策略发现对虾血蓝蛋白可以产生多种抗菌降解肽段,其的产生可能与胰蛋白酶等多种蛋白酶的水解有关。所获研究结果为进一步阐明血蓝蛋白产生抗菌肽段的种类、功能及其形成机制等奠定了良好的基础。同时,为寻找新的对虾病害防控策略提供了科学依据与新的思路,促进我国对虾养殖业的健康、持续发展。
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