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本研究利用双向电泳和质谱相结合的蛋白质组学的研究方法对不同发育阶段的雌性附腺分泌部表达的蛋白进行比较研究,以进一步研究这个复杂的生物学过程。
1.探讨了家蚕不同组织包括雌性附腺、丝腺、中肠和血液等的总蛋白提取和样品制备方法,优化不同组织来源蛋白的一向等电聚焦电泳(固相胶条)和二向SDS电泳的实验条件。由于组织的特异性,对不同的组织采用不同的蛋白提取方法和电泳条件。研究结果表明,对雌性附腺、中肠和丝腺用不同的裂解缓冲液提取蛋白和用不同的电泳参数进行双向电泳分离,能获得较好的蛋白质提取率、较高的分辨率、良好的重复性。
2.为了获得理想的家蚕雌性附腺分泌部组织在不同发育阶段的蛋白质表达图谱,对不同发育阶段的正常和Ng突变体的雌性附腺的分泌组织蛋白质样品制备和电泳进行了多次重复实验,确立了实验条件,取得良好的实验结果,建立了蛋白质参考图谱。利用分析软件可以检测到800以上个蛋白点,而且不同发育时期的蛋白分布图基本相似,蛋白点主要分部在分子量30kD到70kD和等电点pH4~8的范围内。进一步对凝胶进行对比和软件匹配以及表达量的分析,发现有11个蛋白点的表达量在不同的发育时期表达量差异达到1.5倍以上,其中第1、2和3蛋白点只在发育后期,即粘液蛋白大量合成时期表达,而且表达的量较高,并且这些特异蛋白在相同时期的Ng突变体的雌性附腺中不表达。将这些差异表达的蛋白点进行胶内酶解和MALDI-TOF-MS质谱肽质量指纹图谱分析,并将获得的指纹图谱与蛋白质公共数据库中的蛋白酶解理论肽质量数进行比较,对其中的7个蛋白进行了初步的鉴定。其中1、2号蛋白点鉴定为家蚕肌动蛋白,已有实验证实,肌动蛋白参与一系列的细胞活动,如运动、染色体分化、生物大分子的转移及胞内和胞外的分泌。有趣的是,在家蚕的丝腺细胞中胞质肌动蛋白作为细胞骨架微纤丝的定点束的主要组成,并参与丝蛋白的分泌。推测在家蚕雌性附腺中,肌动蛋白在胶状蛋白大量分泌时期表达,由于家蚕的丝腺和雌性附腺的分泌产物主要为蛋白质,这些都暗示了肌动蛋白是一种重要的功能蛋白,在雌性附腺中与其在丝腺中有相同的功能,可能直接参与或调控胶状蛋白的分泌。根据蛋白点9的肽指纹图谱,发现数据库中同源性最高的蛋白质为真核细胞翻译起始因子eIF-5A,也就是胶状粘性蛋白大量合成分泌的时期,真核细胞翻译起始因子eIF-5A在组织中的表达量逐步增加,这也为其在蛋白质合成方面的功能提供了一些证据,暗示了eIF-5A在雌性附腺中可能与胶状蛋白分泌有关。
3.为了进一步论证正常和Ng突变体的雌性附腺分泌部组织在蛋白质组水平的差异,本实验运用荧光胶内差异双向电泳(2-DIGE)技术对家蚕雌性附腺后期(羽化第1天)的蛋白质组进行比较研究,将正常不同来源的样品用不同的荧光(Cy2,Cy3和Cy5)进行标记后,在同一凝胶上进行分离,可大大提高实验的重复性和可信度。凝胶成像后用DeCyder软件进行图像比对和分析,结果发现有20个蛋白点的表达量差异超过2倍,有些蛋白的表达量差异甚至接近10倍,这些差异表达蛋白很可能是由于突变发生后而引起的变化。对其中的12个蛋白点经胶内酶解后,进行MALDI-TOF-MS质谱肽质量指纹图谱分析,并进行数据的检索和分析,其中5号点鉴定为家蚕P109蛋白,9号点鉴定为核糖体蛋白,13号点鉴定为复制起始蛋白,17号点鉴定为家蚕肌动蛋白(ActinA1)。结合正常和突变体雌性附腺的差异,对这些蛋白的功能进行推测认为肌动蛋白、核糖体蛋白、P109蛋白等与蛋白质合成和分泌紧密相关而在突变体的雌性附腺表达量又相对较低的差异蛋白与胶蛋白的分泌和Ng突变形成有关。
4.利用固相双向电泳技术对家蚕雌性附腺分泌的蛋白进行分离,实验的结果表明,24cm的双向电泳可以分离出70多种蛋白(或多肽),其中有30多个蛋白(或多肽)的表达量较大。从这些蛋白斑点在凝胶中的分布位置上看,大多数分布在等电点pH4~7的范围内,主要蛋白的分子量较大。对表达量相对较高的对其中33个蛋白点经胶内酶解后进行质谱分析。根据检索到的蛋白质的功能来看,最多的是核糖体蛋白家族,包括蛋白点3、5、11、17、18、27、32等7个蛋白,占总的蛋白质数量的30.4%,另外还有2个热休克蛋白23和33,它们的主要功能可能是作为分子伴侣,将分泌的蛋白从细胞内运输到细胞外。除此之外,还有一些如RNA结合蛋白、转录延长因子等功能性蛋白质,这些蛋白质共同组成了具有特殊物理性质的分泌物。