论文部分内容阅读
卵粘蛋白(ovomucin,OVM)是鸡蛋中一种重要的功能性成分,有关OVM的研究目前主要集中于其理化功能方面,而对其生物活性的阐释尚不明确。为了充分开发OVM,提高鸡蛋的利用价值,本研究以鸡蛋清中的OVM为研究对象,以OVM的结构和功能为核心,在发现OVM抗禽流感现象的基础上,对其组分,糖基化结构等进行了分析,并对其抗病毒感染的活性与生化机制开展了系列研究工作。主要研究结果如下:测定了OVM的蛋白含量、糖类、糖醛酸、硫酸基、神经氨酸(sialic acid,SA)、氨基糖等组成,分别为56.43±0.66%、35.64±0.29%、2.15±0.08%、0.21±0.01%、1.87±0.12%、3.31±0.10%。通过对β-消去反应前后氨基酸的含量变化进行比较分析,O型糖基化的潜在位点Thr和Ser在β-消去反应发生后显著减少,其中Thr含量降低57.6%,Ser含量降低53.5%,这证明超过半数的Thr/Ser发生了O糖基化修饰。通过生物信息学对OVM结构与功能进行了预测和分析。OVM亚细胞定位为膜外蛋白,含有两个亚基,其中α亚基mucin5B分子量230KDa;β亚基mucin6分子量132KDa,有1条信号肽,为分泌蛋白。在mucin5B的N末端没有发现乙酰化位点,mucin6在第二位S和第三位T上共有2个位点。糖基化方面mucin5B上存在75个N糖基化潜在位点,58个O糖基化潜在位点;mucin6上存在52个N糖基化潜在位点,54个O糖基化潜在位点。结构域分析表明OVM包含的域主要与形成二硫键有关,二级结构基本呈现无序状态,三级结构表明OVM主要以柔性分子无规卷曲成无序的灵活空间结构,有序结构较少。解析了OVM糖基化信息和糖链组成,并发现了新的糖基化位点。排阻色谱测定OVM表观分子量为633 k Da,糖链部分的分子量为267.9 k Da,占总蛋白的42.29%。将OVM酶解并去糖基化处理,利用HPLC-ESI-MS/MS技术鉴定出α亚基糖基化位点存在N型21个,O型230个;鉴定β亚基糖基化位点,N型位点8个,O型位点88个。在糖链组成上,mucin5B中共鉴定到的1427条糖链,其中有509条含有神经氨酸,占总糖链的35.67%;mucin6中共鉴定到的262条的糖链,其中有78条含有神经氨酸,占总糖链的29.80%。结果呈现出显著的不均一性和高度不保守性,为抗病毒机制研究提供了重要信息。通过对OVM抗病毒活性的研究,发现了其能够减弱禽流感病毒的毒力。天然OVM可以抑制病毒引起的血细胞凝集,1mg/m L的天然OVM对禽流感病毒血凝抑制率高达66.7%。细胞实验发现,1mg/m L的OVM可以使受禽流感病毒感染的A549细胞存活率提高至85.3%,其病毒抑制率为80.1%。OVM可以使感染H5N1后12h的A549细胞细胞周期和凋亡恢复正常。健康A549细胞培养12h后正常细胞含量为93.2%,受H5N1感染后A549细胞12h正常细胞含量最低仅为52.9%,加入OVM预孵育之后受H5N1感染的A549细胞12h正常细胞含量可提高至95.2%。进行了OVM抗病毒活性位点的研究,锚定了神经氨酸的重要功能。结果表明OVM中含有两种残基的键合形式,分别为含量59.1%的α2-6键和40.9%的α2-3键。通过ELISA实验证明H5N1与H1N1的血凝素皆可与OVM结合,而去除神经氨酸之后,OVM与血凝素的结合能力显著下降,其中对H5N1血凝素的结合能力下降了71.5%,而与H1N1血凝素的结合能力也减弱64.25%。竞争实验表明,OVM其他糖链组分如半乳糖,岩藻糖,甘露糖等不参与同血凝素的结合。研究发现游离神经氨酸与OVM混合后,使得OVM与血凝素的相互作用显著的增强,其响应值超过5倍以上(P<0.001),提高了OVM与流感病毒血凝素结合的能力。去除神经氨酸后,OVM的α螺旋减少1.7%,而无规卷曲增加1.2%,表示其无序程度增高。荧光实验表明去除神经氨酸导致OVM中Trp和Tyr暴露,内源荧光增强,表面疏水性提高。为深入研究神经氨酸的功能活性,利用高效液相色谱法建立了测定OVM活性位点神经氨酸残基含量的方法。其方法稳定,数据重复性好,精密度的RSD为1.2%,稳定度RSD3.8%,重复性RSD4.6%。结果显示神经氨酸含量为23.73μg/mg,通过LC-MS/MS联用鉴定了神经氨酸亚型为Neu Ac。通过对OVM抑制禽流感病毒的细胞学验证,揭示了OVM在活细胞内的抗病毒规律。结果表明OVM显著抑制病毒基因在A549细胞中的表达,表达量下降84.9%,去糖链后的作用减弱甚至消失,与病毒组无显著性差异。WB实验显示,受OVM抑制病毒NP蛋白的表达量显著下降。免疫荧光表明OVM与血凝素发生特异性相互作用,导致病毒不能侵染细胞。去糖基化OVM与血凝素的结合减弱。形态学实验显示禽流感病毒侵染A549细胞后,细胞发生系列不正常凋亡或死亡现象,而天然OVM与病毒共孵育可使得细胞健康状况接近于正常细胞。透射电镜观显示加入OVM后在细胞表面未观测到禽流感病毒,而未加OVM时可在细胞表面发现大量禽流感病毒排列。进一步开展了OVM与血凝素的相互作用研究,阐明了OVM抗禽流感病毒的分子机制。结果表明,随着去糖基化程度的加深,OVM的电负性逐渐减弱,其所带电荷减少,电负值由-14m V升高至-2.4m V。动力学结果表明OVM与血凝素有效结合,二者之间属于快结合慢解离过程,KD为10-8数量级。微量热泳动显示OVM与血凝素的亲和力为1.25n M,两者是强亲和力,结合紧密。热力学分析发现了OVM与血凝素的相互作用是由焓变推动的自发放热反应,其中1个OVM分子可以结合9个血凝素蛋白。这种结合中神经氨酸涉及的静电相互作用是其中主要的作用力,但同时也有其他分子力的共同参与。