比较蛋白质组学揭示茉莉酸甲酯诱导的雷公藤甲素生物合成

目的:探索雷公藤甲素生物合成途径,以提高其产量或用于合成生物学异源生产。方法:使用无标记(lable-free)比较蛋白质组学对茉莉酸甲酯(MeJA)诱导的雷公藤悬浮细胞进行测序,通过京都基因与基因组百科全书(KEGG)、基因本体(GO)分析等方法,结合基因转录表达分析和基因体内功能研究,逐步筛选参与雷公藤甲素生物合成的功能基因。结果:MeJA诱导不同时间的样品组鉴定得到376个差异蛋白质,包括8个细胞色素P450酶(CYP450)、3个转录因子(TF)和2-氧戊二酸依赖的双加氧酶(2ODD)。其中CYP71BE89、CYP82AQ2和Tw2ODD基因在MeJA诱导及植物不同组织部位中,均与已知参与雷公藤甲素母核环化的二萜合酶TwTPS7(v2)和TwTPS27(v2)基因具有相似的表达模式,表明其可能与雷公藤甲素生物合成相关。进一步利用植物细胞体内功能研究,验证了CYP71BE89、CYP82AQ2和Tw2ODD基因干扰使雷公藤甲素积累分别降低了24.1%、41.4%和71.4%,表明了3个基因与雷公藤甲素生物合成直接相关。结论:利用比较蛋白质组学技术揭示了几种与雷公藤甲素生物合成相关的蛋白,进一步表征了雷公藤甲素生物合成与外源激素刺激之间的关系,并为发掘中药活性成分生物合成途径提供了一种有效方法。

甘蓝型油菜花蕾发育的比较蛋白质组学研究

甘蓝型油菜(Brassica napus L.)是我国目前的主栽油菜类型,其花蕾发育包含一系列复杂的代谢和调控过程,尤其是小孢子成熟前的早期发育过程对油菜育性影响较大。本研究首先通过组织形态学观察,确定甘蓝型油菜花蕾大小在1~3 mm时期,对应于雄蕊发育的5~9期。利用高通量的HPLC-MS/MS质谱测序技术,对该发育时段的花蕾进行蛋白质组学分析,共鉴定到13444个蛋白,比较各时期鉴定到的蛋白筛选出613个差异表达蛋白。对差异蛋白的功能进行分析,发现细胞壁建成、脂质代谢、细胞转运相关蛋白大量上调,这将有利于花蕾发育过程中的细胞建成和花粉发育;核酸相关蛋白表达与含量变化迅速,这与该时段细胞的急剧分裂与生长的代谢过程一致;而ABCDE发育模型相关蛋白的表达未发生显著变化,可能具有除诱导花蕾分化外的其他功能。研究结果说明油菜花蕾发育早期细胞代谢旺盛,大量代谢相关蛋白发生了显著变化,这将为进一步分析花蕾发育过程中的代谢及调控过程提供基础。

iTRAQ标记技术及其在微生物比较蛋白质组学中的研究进展

病原微生物的致病作用是由多种蛋白质共同参与下的病原微生物．宿主相互作用的复杂过程，因此应用比较蛋白质组学方法动态、整体和定量地分析病原微生物致病过程中蛋白质的差异表达谱，对于解析病原微生物的致病机制具有至关重要的作用。相对和绝对定量的等量异位标签技术（Osobafic tags for relative and absolute quantitation，iTRAQ）以其高通量、重复性好、能够处理复杂样本和同时进行定性、定量分析的优点，在生命科学各个领域中得到了广泛的应用。

低叶绿素b水稻突变体类囊体膜的比较蛋白质组学

采用蓝绿温和胶凝胶电泳(blue-nativepolyacrylamidegel-electrophoresis,BN-PAGE),以及改进的第二向SDS-PAGE分离了水稻低叶绿素b突变体ZH249-Y和野生型ZH249-W类囊体膜蛋白复合物,系统比较了突变体和野生型各复合物亚基的表达差异.结果显示,第一向BN-PAGE分离了PSⅠ-LHCⅠ、LHCⅠ缺失的PSⅠ、ATP合成酶、细胞色素b6f、CP43缺失的PSⅡ及LHCⅡ六种复合物.上述各复合物经第二相SDS-Urea-PAGE分离后,利用胶内酶解,高效液相层析分离肽段,电喷雾串联质谱鉴定了复合物的亚基.结合免疫印迹研究,证明和野生型相比,突变体光系统Ⅱ捕光天线复合体的表达量适度下降,但光系统Ⅰ捕光天线破坏严重,同时光系统Ⅱ核心蛋白和ATP合成酶的表达量上升.研究结果对揭示低叶绿素b水稻突变体较高光化学效率和光稳定性的分子基础提供了线索,同时也表明,改进的BN/SDS-PAGE双向电泳不仅可以有效地分离膜蛋白复合物及亚基,也可以进行不同生理条件下,或野生型和突变体之间膜蛋白质组的比较研究.

脾阳虚证模型大鼠回肠的比较蛋白质组学探析

目的基于蛋白质组学技术筛选与脾阳虚证相关的差异蛋白质,为进一步从分子水平上探讨脾阳虚证的本质提供有力的实验依据。方法 SPF级SD大鼠36只,随机分为正常对照组(16只)和脾阳虚证组(20只)。采用饮食不节、劳倦过度及苦寒伤阳药联合应用的方法,塑造脾阳虚证模型大鼠。分离、提取脾阳虚证组与正常对照组大鼠回肠的总蛋白,行双向凝胶电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE)技术,应用DelyderTM2D6.5图像分析软件识别差异蛋白点,应用MALDI串联飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF)技术获得相应肽质量指纹图,Mascot搜库鉴定差异蛋白质。结果经过统计学和模糊数学判定,脾阳虚大鼠模型造模成功。蛋白质组学初步鉴定,得到涉及细胞骨架、能量代谢及信号传导等多方面的差异表达的蛋白质8个,其中4个表达上调的蛋白分别是:结蛋白(desmin)、角蛋白8(cytokeratin 8,CK8)、丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)、埃兹蛋白(ezrin);4个表达下调的蛋白分别是:甘油醛三磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)、角蛋白19(cytokeratin 19,CK19)、角蛋白1(cytokeratin 1,CK1)、肌动蛋白(actin)。结论脾阳虚证状态下机体能量代谢速率减慢,能量生成减少,回肠绒毛蛋白结构变化,吸收消化功能减弱,这可能是脾阳虚证的病理机制。

肝内转移与多中心发生多结节肝癌的比较蛋白质组学分析

背景与目的:多结节肝癌的起源既有单一原发肿瘤的肝内转移,又有各个结节单独存在的多中心性发生。我们对肝内转移组和多中心发生组多结节肝癌组织的全蛋白质表达谱进行比较分析,希望筛选出在多结节肝癌细胞克隆起源过程中发挥重要作用的差异蛋白分子。方法:应用双向凝胶电泳分离肝内转移组及多中心发生组多结节肝癌组织总蛋白,对两组间蛋白差异点应用质谱进行分析及数据库搜索、鉴定。结果:肝内转移组平均检测到(1025±52)个蛋白点(n=3),多中心发生组平均检测到(900±98)个蛋白点(n=3)。筛选出差异蛋白点25个,应用质谱鉴定出其中核纤层蛋白A/C异构体2等20种差异蛋白质。结论:多中心发生组与肝内转移组多结节肝癌的蛋白表达谱存在差异。鉴定出的20个差异表达蛋白可能参与肝癌的发生、发展、侵袭、转移,有可能成为潜在的、有应用价值的多结节肝癌细胞克隆起源鉴别分子标志。

杜氏利什曼原虫前鞭毛体和无鞭毛体的比较蛋白质组学分析

目的应用蛋白质组学技术分析杜氏利什曼原虫前鞭毛体和无鞭毛体蛋白质表达状况。方法分别提取和纯化杜氏利什曼原虫四川SC6株前鞭毛体与纯培养无鞭毛体的总蛋白,分别经pH3～10的预制胶条进行双向电泳分离,凝胶用考马斯亮蓝染色,凝胶图像以PDQuest1.0软件分析,并对主要差异表达蛋白点用电喷雾质谱法进行鉴定。结果等量的前鞭毛体与纯培养的无鞭毛体总蛋白经双向电泳分离后均可获近700个蛋白点,其中超过90%的蛋白点的分布和相对强度基本一致。与前鞭毛体比较,6个蛋白点在无鞭毛体蛋白中明显高表达,3个蛋白点低表达。6个明显高表达的蛋白点中有5个为已知功能蛋白,分别为Reiske铁硫蛋白前体、α微管蛋白、过氧化物酶1、二氢硫辛酰胺乙酰转移酶前体和甘露糖-1-磷酸瓜氨酸转移酶;3个低表达的蛋白点中有2个为已知功能蛋白,分别为热休克蛋白70和β微管蛋白。这些差异调节表达蛋白与碳水化合物/能量代谢,应激反应,细胞膜和细胞骨架形成相关。结论前鞭毛体与无鞭毛体蛋白质的表达存在差异。

长双歧杆菌NCC2705葡萄糖与乳糖代谢的比较蛋白质组学

【目的】以本实验室前期构建的长双歧杆菌NCC2705菌株蛋白质参考图谱为基础,研究长双歧杆菌发酵乳糖和葡萄糖的比较蛋白质组学。【方法】采用ImageMaster 2D Elite Platnum Version5.0比较分析3倍以上蛋白差异点;利用MALDI-TOF进行差异蛋白鉴定,每个蛋白质点的肽指纹图谱在长双歧杆菌NCC2705菌株的蛋白质数据库用Mascot进行检索;采用Pro-Q磷酸化试剂进行磷酸化蛋白的染色。【结果】鉴定到31个蛋白表达发生显著变化,在乳糖发酵中14个蛋白上调17个蛋白下调。这些蛋白为亲水性酸性蛋白,它们基因的CAI值均在0.5以上,主要包括糖代谢相关蛋白、应激蛋白、转录和翻译相关蛋白,还有一些未知功能的蛋白。此外,有两个蛋白:转醛缩酶(BL0715,transaldolase,tal)L3蛋白点和丙酮酸激酶(BL0988,pyruvate kinase,pyk)G9蛋白点发生了磷酸化作用。【结论】长双歧杆菌NCC2705在乳糖中生长快于葡萄糖,它们的降解途径是相同的;转醛缩酶和丙酮酸激酶发生了翻译后修饰作用,推测转醛缩酶在43T和47S发生了磷酸化,而丙酮酸激酶在65S发生了磷酸化。

有氧胁迫下幽门螺杆菌球形体形成的比较蛋白质组学研究

目的研究有氧胁迫下幽门螺杆菌(H.pylori)由螺旋体转变成球形体的适应性调节蛋白。方法运用双向电泳技术比较H.pylori螺旋体与球形体的全菌蛋白表达谱,差异蛋白进行胶内酶切,肽混合物使用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱仪(MALDI-TOF-MS)进行质谱分析,将肽质量指纹谱数据输入互联网上的蛋白质数据库进行检索。结果获得6个与H.pylori球形体形成相关的适应性调节蛋白,即翻译延长因子Tu、丙酮酸-黄素蛋白氧化还原酶、黄素氧化还原蛋白、尿素酶G、烷基化氢化氧化酶、超氧化物歧化酶。结论上述蛋白的鉴定对深入研究有氧胁迫下H.pylori球形体的形成机制,筛选具有潜在价值的抗H.pylori药物靶位和疫苗候选表位具有参考价值。

茅莓总皂苷对局灶性脑缺血/再灌注大鼠的比较蛋白质组学研究

目的采用蛋白质组学技术研究茅莓总皂苷对脑缺血/再灌注大鼠脑组织差异蛋白的影响,进一步揭示茅莓总皂苷的脑保护作用及抗损伤修复机制。方法建立脑缺血/再灌注大鼠动物模型,分别提取蛋白质后进行2-DE电泳分离,应用相关软件比较分析,找出差异蛋白,酶切消化后进行肽指纹图谱分析,通过数据检索,初步鉴定差异蛋白质。结果与模型组比较,茅莓总皂苷组找到29个差异点,其中18个蛋白点表达上调,11个蛋白点表达下调,鉴定了其中7个蛋白。结论茅莓总皂苷对脑保护作用及抗损伤修复机制的机制是多个蛋白质共同参与的结果。

不同品种木薯叶绿体比较蛋白质组学初步研究

以"华南8号"木薯(SC8)和"华南124号"木薯(SC124)的叶绿体作为研究材料,采用改进酚抽提法提取蛋白,通过单向SDS-PAGE电泳和双向SDS-PAGE电泳,比较不同木薯品种叶绿体的蛋白表达谱,并对表达的差异蛋白进行MALDI-TOF MS质谱鉴定,获得15个差异蛋白,其中有6个蛋白在SC124木薯叶绿体中表达较高,9个蛋白表达很低。对蛋白进行功能分析,发现差异蛋白主要参与蛋白翻译后修饰、周转、分子伴侣、碳水化合物运输等过程。通过RT-PCR验证了木薯核酮糖1,5-二磷酸羧化酶、ATP合酶β亚基的基因表达情况,结果表明,ATP合酶β亚基基因表达与蛋白质的表达比较一致,而核酮糖1,5-二磷酸羧化酶基因与蛋白质表达变化不一致。

不同种株利什曼原虫的比较蛋白质组学分析

目的观察不同种株利什曼原虫前鞭毛体蛋白质表达状况。方法制备杜氏利什曼原虫四川SC6株、杜氏利什曼原虫四川SC10株和硕大利什曼原虫5ASKH株前鞭毛体总蛋白,以pH范围3-10的预制胶条进行双向电泳(2-D),考马斯亮蓝染色,PDQust软件分析凝胶,主要差异蛋白点用电喷雾质谱法进行鉴定。结果等量的杜氏利什曼原虫四川SC6株、杜氏利什曼原虫四川SC10株和硕大利什曼原虫5ASKH株前鞭毛体总蛋白均获近700个蛋白点,不同种株利什曼原虫前鞭毛体蛋白质2-D图谱中,14蛋白点呈恒定差异表达,从中鉴定出10个功能明确的蛋白质,分别具有下列生物功能:糖代谢与磷脂合成(烯醇酶、变旋酶、NADP依耐乙醇脱氢酶、乙醇胺磷酸胞苷酸转移酶),压力反应(细胞内过氧化物酶、锥虫还原蛋白过氧化物酶),细胞膜/细胞骨架(α-微管蛋白、β-微管蛋白),核酸代谢(琥珀酰辅酶A连接酶(GDP形成)、内源性RNA酶L-PSP(pb5)),细胞周期与增殖(延伸因子2)。结论不同种株利什曼原虫前鞭毛体蛋白质的表达存在不同,为理解不同种株利什曼原虫的毒力、免疫原性和代谢特征提供了新的视角。

人支气管上皮不典型增生与浸润癌组织的比较蛋白质组学研究

为筛选支气管上皮鳞状不典型增生进展的分子标志物 ,采用改良的脱氧胆酸 三氯醋酸 (deoxycholate trichloroaeticacid ,DOC TCA)法提纯支气管上皮总蛋白质进行双向电泳 (two dimensionalelectrophoresis,2 DE) ,应用ImageMaster 2D分析软件、Student’st 检验识别差异蛋白质点 ,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix assistedlaserdesorption/ionizationtime of flightmassspectrometry ,MALDI TOF MS)得到相应的肽质指纹图 (peptidemassfingerprint,PMF) ,搜索数据库鉴定差异蛋白质 .由此获得人支气管上皮不典型增生和浸润癌组织的 2 DE图谱及其凝胶的平均蛋白质点数 (12 73 0 0± 4 3 31,132 6 0 0± 6 6 6 3) ,且两阶段间平均差异蛋白质点数为 5 6 0 0± 8 96 .取 38个差异蛋白质点进行PMF分析 ,鉴定出一些与细胞生长、分化或肿瘤发生等有关的蛋白质 ,随即应用免疫组化检测差异蛋白质EGFR、c Jun、Mdm2在两类组织中的表达 ,其结果也显示了类似的表达差异 .支气管上皮不典型增生恶性转化过程中存在蛋白质的差异表达 ,这些差异蛋白质可能以不同的方式参与了癌变过程 ,且EGFR、c Jun、Mdm2的免疫组化验证结果与质谱结果的一致性表明 。

巴西橡胶树幼叶和成熟叶比较蛋白质组学初步研究

为研究不同发育时期橡胶树叶片的功能代谢及揭示天然橡胶胶乳的合成调控机制,以巴西橡胶树古铜期幼嫩叶片(幼叶)和稳定期完全成熟叶片(成熟叶)为实验材料,提取蛋白并进行双向电泳分离,结果发现幼叶与成熟叶相比,蛋白表达图谱差异显著,鉴定出的已知蛋白中多数参与了碳代谢及蛋白的翻译后修饰功能。本研究建立了成熟的巴西橡胶树叶片比较蛋白质组学研究的技术体系,获得了高分辨率的叶片蛋白双向电泳参考图谱,鉴定出来的腈裂解酶A链,核酮糖1,5-二磷酸羧化酶和肌动蛋白等在幼叶和成熟叶片中的表达量不同,这些结果为进一步揭示天然橡胶合成调控机制提供了一定的技术支撑与实验数据,对天然橡胶合成机制的研究以及其他热带植物叶片的蛋白质组学研究具有一定的参考意义。

长双歧杆菌NCC2705葡萄糖与果糖代谢的比较蛋白质组学

为揭示长双歧杆菌NCC2705(Bifidobacterium longum NCC2705)果糖代谢途径,建立其果糖发酵模型。以本实验室前期构建的长双歧杆菌NCC2705菌株蛋白质参考图谱为基础,进行了果糖和葡萄糖生长的菌体比较蛋白质组学研究,利用MALDI-TOF和ESI-MS/MS鉴定差异蛋白,进一步通过半定量RT-PCR验证二者显著差异表达蛋白。果糖生长的菌体蛋白中鉴定到了所有葡萄糖降解途径中的酶和蛋白质,另外鉴定到3倍以上差异蛋白点9个,其对应的5个蛋白在果糖发酵中上调。半定量RT-PCR验证显著差异蛋白,显示在果糖发酵中具有高水平表达是ABC转运系统的果糖特异性-结合蛋白BL0033和ATP结合蛋白BL0034。果糖的发酵时间和浓度梯度试验显示诱导时间越长、浓度越高,BL0033的表达量越高。第一,比较蛋白谱证明果糖和葡萄糖以相同途径降解。第二,BL0033的表达是受果糖诱导的,果糖的吸收可能是通过一个特殊的转运系统,即ABC转运系统将果糖从胞外转运到胞内,其中BL0033和BL0034共同作为系统元件扮演了重要角色。

人乳头瘤病毒高低危基因型感染子宫颈组织的比较蛋白质组学分析及其差异

目的观察人乳头瘤病毒(HPV)感染子宫颈组织后蛋白质组表达情况,探讨高、低危基因型感染子宫颈组织后表达的差异及意义。方法采用比较蛋白组学研究技术,对HPV高危基因型感染的子宫颈上皮内瘤变、低危基因型感染的子宫颈尖锐湿疣和正常对照的子宫颈上皮组织进行两两比较,筛选差异表达蛋白质,并对差异蛋白质点进行质谱分析。结果对3组26个差异蛋白质点的分析共获得了22张肽质量指纹图,搜索后得到18个与其相匹配的蛋白质点。通过查询NCBInr数据库获得初步鉴定的18个蛋白质功能信息,主要与细胞代谢、信号传导、细胞分泌、细胞骨架构建及细胞增殖、分化与凋亡等相关。结论高、低危基因型HPV感染子宫颈组织后蛋白质组表达存在明显差异。

香蕉幼苗叶片响应低温胁迫的比较蛋白质组学研究

香蕉是中国热带地区重要的经济作物,香蕉产业受寒害的影响极为严重。明确香蕉植株响应低温胁迫的分子调控机制有可能为培育和筛选出相对抗寒的香蕉品系提供研究基础。应用比较蛋白质组学对7℃低温处理0、3、5和7天的巴西蕉幼苗叶片总蛋白进行分析,发现有85个蛋白质点的表达丰度在低温胁迫后发现明显变化,通过质谱成功地鉴定了其中的82个蛋白,这些蛋白质主要参与蛋白质的加工及翻译后修饰、糖与能量代谢、光合作用等生理学过程。研究结果暗示低温环境下,香蕉幼苗叶片可能通过改变光合作用相关酶、糖类与能量代谢相关酶的表达量来调节能量与碳代谢,保证碳养分供应及吸收,同时通过超氧化物歧化酶清除系统来提高香蕉抵御低温的能力。研究结果将为研究香蕉抗寒的分子机制提供新线索,为香蕉抗寒育种提供新的候选蛋白。

多柔比星对乳腺癌细胞核内丝切蛋白相互作用蛋白影响的比较蛋白质组学研究

目的采用比较蛋白质组学的方法,检测多柔比星对乳腺癌细胞核内丝切蛋白(cofilin)相互作用蛋白的影响。方法采用Western blot检测多柔比星对细胞核内cofilin表达的影响;免疫共沉淀后,采用比较蛋白质组学方法,检测对照组与多柔比星处理组细胞核内cofilin相互作用蛋白的差异;采用流式细胞仪检测多柔比星对细胞周期的影响。结果多柔比星处理MDA-MB-231细胞后,细胞核内cofilin表达增加,呈明显量效和时效关系;与对照组比较,多柔比星处理组核内与cofilin相互作用的蛋白结合蛋白、结构分子激活蛋白、细胞骨架蛋白、核酸结合蛋白、核糖体蛋白的种类明显减少(109、60、45、76、34 vs 79、32、20、56、16);多柔比星处理细胞后,可引起细胞周期阻滞在S/G2期,并呈明显量效关系,G1期细胞由(45.92±4.57)%降至(10.50±0.83)%(P<0.01)。结论多柔比星处理细胞后可增加cofilin核聚集,减少细胞核内与cofilin相互作用蛋白的种类,最终使细胞周期阻滞在S/G2期。

黑暗条件下木薯叶绿体比较蛋白质组学初步研究

以"华南8号"木薯叶绿体为研究材料,采用改进酚抽法提取总蛋白,通过一维和二维电泳,经Image Master分析,得到差异蛋白点进行质谱鉴定。结果表明:改进酚抽法可以从木薯叶绿体中提取高质量总蛋白;获得分离性好、分辨率及重复性较高的双向电泳图谱;比较黑暗条件下1,3,5 d木薯叶绿体的蛋白质表达谱,发现186个差异表达蛋白点;经MALDI-TOF MS质谱鉴定,获得28个差异蛋白,这些蛋白主要参与光合作用、碳固定、能量代谢、脯氨酸代谢、胁迫防御等代谢途径。本研究初步阐述了木薯叶绿体在黑暗条件下的蛋白质组变化,在蛋白质水平上鉴定出部分蛋白质的表达可能受光调控。

比较蛋白质组学在口腔鳞癌中的研究进展

比较蛋白质组学是针对不同空间、不同时间上动态变化着的蛋白质组的整体比较,分析不同蛋白质组之间蛋白质在表达数量、表达水平和修饰状态上的差异,研究差异蛋白质及其功能。该文旨在从细胞、组织和体液方面,介绍比较蛋白质组学在口腔鳞癌中的研究进展。