用iTRAQ蛋白质组学技术分析2种火龙果籽白蛋白_穆琪.pdf

学术研究 二二三年第七期林业科技通讯用 蛋白质组学技术分析种火龙果籽白蛋白穆琪，那冬晨（山西省浑源中学 山西师范大学生命科学学院，山西大同 ）摘要：以越南红心和白心火龙果种籽为试材，用定量蛋白质组学技术对其进行蛋白鉴定和生物信息学分析。结果表明，此过程共鉴定到蛋白 个，差异表达蛋白质 个，其中表达上调蛋白 个，表达下调蛋白 个。鉴定出的蛋白质主要集中在碳水化合物的代谢和运输，细胞骨架，无机离子的运输与代谢，细胞内运输、分泌与囊泡运输，核苷酸转运与代谢，翻译后修饰和蛋白质折叠和分子伴侣等。关键词：火龙果；白蛋白；蛋白质组学；中图分类号：；文献标识号：文章编号：（）：第一作者：穆琪（），遗传学硕士研究生。：通讯作者：那冬晨（），博士，副教授，研究方向为遗传学。：火龙果属仙人掌（）科量天尺属（）和蛇鞭柱属（）植物。有红肉火龙果和白肉火龙果种类型的火龙果被大规模商业化生产。在越南、墨西哥和我国的台湾、海南、广东、广西等地区广泛种植。火龙果含有一般水果少有的独特成分如白蛋白、花青素、丰富的维生素和水溶性膳食纤维等，营养功效良好，经济价值高。植物白蛋白也叫植物性白蛋白或植物清蛋白，具黏性、胶质性，溶于水，分子量为 。白蛋白有显著的保护血管和胃壁、抗生物 氧化、解毒、保湿、滋 润 等功能。董沁瑜等 和陈煜等 对火龙果中白蛋白提取的方法和抗氧化效果做了报道。然而，对火龙果中白蛋白的表达情况还没有报道。蛋白质 组 学（）是 研 究 某 一 类 型 细胞、组织中的所有蛋白质组成、表达丰度和功能 的学科。基于多重元素标记的蛋白质相对和绝对定量 技 术（，）具 有 微量、高灵敏 度的 优点 。但 关 于火龙 果 白 蛋 白蛋白质组学的研究还很少。本文对 火 龙 果籽 白蛋白的研究提供丰富的数据参考，以期为研究火龙果种籽白蛋白提供理论依据，从而提高植物白蛋白资源利用率。材料与方法 实验材料越南红心火龙果（）和越南白心火龙果（），购于临汾大丰超市，置冰箱贮藏备用。实验方法 样品处理将购买的越南白心和越南红心火龙果洗净，消毒。打碎果肉，滤出种籽、洗净，与细沙混合、揉搓，去掉种籽表面残留的果肉。粉碎、脱脂（乙醚浸泡，除去乙醚后挥发 以上），存于 冰箱备用。白蛋白提取称取种籽粉末，分别加入 灭菌的去离子水，值调至 ，水浴，离心 ，取上清液。将收集的上清液 值调至 （白蛋白等电点），静置，离心 ，收集沉淀。用灭菌的去离子水（值 ）溶解沉淀，待完全溶解后，离心，取上清液，得到白蛋白粗提液。硫酸铵纯化：把硫酸铵固体缓慢、少量多次地加入到白蛋白粗提液中，饱和后，调节 值，室温放置，离心，收集沉淀，冰箱保存。透析纯化：将上述经过硫酸铵纯化的白蛋白溶液装入截留分子量 的透析袋（已灭菌）中，置于的蒸馏水中透析。期间多次更换蒸馏水以提高透析率，最后一次换水后保证透析以上，保存 。测序用考马斯亮蓝法对蛋白含量进行测定。纯化的学术研究 二二三年第七期林业科技通讯白蛋白溶液送青岛科创质量检测公司测序。数据分析对所鉴定到的白蛋白进行生物信息学分析。结果与分析 蛋白质鉴定信息分析本研究共鉴定到 个多肽，肽段长度 以上在 （图），唯一肽段总数 个（表）。共鉴定到 个蛋白质（图），白蛋白相对分子质量大多分布在 ，大于 的最少（图）。由相对标准偏差分析可知整体 值小，定量重复性好，证实了结果的可靠性（图）。表蛋白质定量结果统计物种名称实验序号肽段总数唯一肽段总数唯一蛋白质总数 ，合并结果 图肽段长度统计图蛋白匹配到的肽段数目统计 火龙果种籽白蛋白的功能注释结果将鉴定到的蛋白注释到 数据库，显示白蛋白涉及 种生物过程，种细胞组分，种分子功能。富集分析发现蛋白主要富集到个 ，见图。个显著富集的生物过程是：糖酵解过程、谷胱甘肽代谢过程；个显著富集的细胞组分是：膜的组成部分、核；个显著富集的分子功能是：结合、金属离子结合和 酶活性。图蛋白分子量分布统计注：对应的标记蛋白的标签数量为 和 ，对应的样品分别为红心和白心火龙果。图重复样本间蛋白定量的 分布箱线图图火龙果种籽白蛋白的 分类 火龙果种籽白蛋白的 注释结果将鉴定到的蛋白质和 数据库进行比对，预测这些蛋白质可能的功能并对其做功能分类统计。由图可知，火龙果种籽白蛋白功能可分为 类。其学术研究 二二三年第七期林业科技通讯中表达数目最多的是碳水化合物的代谢和运输（占 ），其次是翻译后修饰、蛋白折叠和分子伴侣（占 ）。图火龙果种籽白蛋白的 功能分类 火龙果种籽白蛋白的差异蛋白分析越南红心火龙果和越南白心火龙果种籽白蛋白的差异 蛋 白 总 共 有 个（表），其 中 上调的 个，下调的 个（图），个差异蛋白的 功能注释结果见表，白心和红心火龙果种籽差异白蛋白聚类热图见图。图 差异蛋白火山图图直观地展示了 个差异白蛋白表达量的全局变化。从纵向聚类看出，次重复的白心火龙果和红心火龙果差异白蛋白的总体表达模式相似；从横向聚类看，总体分为两大类：上面的 个差异蛋白聚为一 类（类），其 中 、和 聚类枝最短，序列相似性最高，除了个未知蛋白（、）外，分别参与能量产生与转化，翻译后修饰、蛋白质折叠和分子伴侣，无机离子转运和代谢等过程；下面的 个差表 差异蛋白的 注释差异蛋白序列号 注释上调蛋白 类光依赖性短下胚轴 蛋白 异构体 氮调节蛋白 烯醇化酶，蛋白 蛋白家族成员 类油质蛋白（）跨膜 蛋白 通常在细胞内产生并对生物系统有毒的自由基（注释结果：超氧化物歧化酶）果胶酯酶 抗病家族成员 肽酶 家族成员 细胞色素 下调蛋白 热休克蛋白 家族成员 型大豆胰蛋白酶抑制剂家族 烟酰胺酶活性 硫氧还蛋白 乙醛脱氢酶家族 蛋白 蛋白 前体 加工因子 型大豆胰蛋白酶抑制剂家族 甘油醛磷酸脱氢酶家族成员 在 水解时协助蛋白质折叠 异蛋白聚为一类（类），其中，（未知）和 序列相似性最高，类蛋白分别参与 加工和修饰，细胞内运输、分泌和囊泡运输，转录，糖转运和代谢，信号转导机制，无机离子转运和代谢，碳水化合物运输和代谢，翻译后修饰、蛋白质折叠和分子伴侣，次生代谢产物的生物合成、运输和分解代谢等过程。结论与讨论本文对火龙果种籽白蛋白进行了定量分析和功能注释，共鉴定出肽段数 个，唯一肽段数 个，白蛋白 种。白心、红心火龙果种籽中差异表达白蛋白有 种（上调 种，下调 种），约占白蛋白数量学术研究 二二三年第七期林业科技通讯图白心和红心火龙果种籽差异白蛋白聚类热图的。蛋白种类虽不多，但生物功能庞大，蛋白功能主要集中在碳水化合物的代谢和运输，细胞骨架，无机离子的运输与代谢，细胞内运输、分泌与囊泡运输，核苷酸转运与代谢，翻译后修饰和蛋白质折叠和分子伴侣等。上述白蛋白的诸多功能尚需进一步的验证。（本文彩图请参阅知网网络版）参考文献：，：，（），（）：，（）：，（）：，：，：，（）：徐慧，王秋玲，韦刚，等 火龙果的保健功效及其研究进展 广西科学院学报，（）：徐建国，胡青平，王迎籽，等碱溶酸沉法提取桑椹籽蛋白质的工艺优化 中国粮油学报，（）：张彦妮，王海滨麦麸的综合利用与研究进展粮食加工，（）：赵志平，杨春霞 火龙果的开发与发展前景 中国种业，（）：董沁瑜，谭志文，张凯龙，等 一种火龙果植物白蛋白提取装置：陈煜，夏梓堃，郭俏，等 火龙果籽白蛋白提取工艺及抗氧化能力研究 药物生物技术，（）：秦爱，郑晓敏，王坤基于质谱的植物蛋白质组学研究方法 植物科学学报，（）：王国佐，龚盛强，杨梅，等 技术在医药领域的研究进 展 现 代 生 物 医 学 进 展，（）：刘畅基于 技术的木薯野生种和栽培种块根蛋白质组学研究大庆：黑龙江八一农垦大学，白龙，乌日罕，孟永梅 多重化学标记串联质谱技术在生命科学领域中的应用中华中医药学刊，（）：李波，要志宏，胡舰，等 在蛋白质组学中的应用进展食品安全导刊，（）：，（）：林巍，许英一，刘晓兰紫花芸豆清蛋白的提取及组分分析食品工业，（）：，（），（）：张亚奇麦胚清蛋白的表征及中试设计郑州：河南工业大学，刘宁，赵佳，武选民，等 紫苏籽中不同蛋白组分的功能性质研究 中国油脂，（）：宋宏新，刘娟，薛海燕文冠果种子蛋白质提取及组分分析 西北农业学报，（）：王迪，邱红梅，王曙明，等 大豆 清蛋白基因生物信息学分析 大豆科学，（）：