【摘要】：海洋中蘊藏著豐富的生物資源,地球上約80%的物種棲息在海洋中,海洋生物是生物功能蛋白和活性多肽等分子資源的重要來源。目前,海洋生物已經(jīng)成為各種功能蛋白和活性多肽的資源寶庫,大量從海洋生物中提取的功能蛋白(如魚精蛋白、貽貝足絲蛋白、膠原蛋白和營養(yǎng)蛋白等)和藥用多肽(如抗菌肽、毒素肽、抑癌肽和水解肽等)已經(jīng)或正在成為蛋白質(zhì)及多肽工程研究的先導(dǎo)分子。其中,貽貝足絲蛋白(Mussel foot protein,Mfp)具有極強的黏附能力,且不受水環(huán)境的影響,因而在醫(yī)藥、化工等多個行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景,被認為是能替代現(xiàn)有化學(xué)膠黏劑的新型生物黏合劑。有研究表明多巴對于足絲蛋白的黏附以及分子內(nèi)的交聯(lián)具有重要作用,但多巴在貽貝足絲黏附過程涉及的氧化還原體系及其分子機制尚不明確。為進一步探索貽貝足絲中其他抗氧化蛋白的結(jié)構(gòu)與功能,針對厚殼貽貝足絲中新鑒定到的一種富含甘氨酸和半胱氨酸的足絲蛋白(CG-protein)開展了重組表達以及相關(guān)功能研究;此外,魚類皮膚粘液對于魚類的生存具有極為重要的生理學(xué)意義。大彈涂魚(Boleophthalmus pectinirostris)是一種特殊的可以營兩棲生活的硬骨魚類。其皮膚粘液對大彈涂魚的免疫防御、滲透壓維持、呼吸等生理過程至關(guān)重要,但目前尚無大彈涂魚皮膚粘液的分子組成的相關(guān)報道。為深入了解大彈涂魚皮膚及其粘液在大彈涂魚特殊生活習(xí)性中的生物學(xué)意義,開展了大彈涂魚皮膚的微觀結(jié)構(gòu)觀察以及其皮膚黏液的抑菌活性和蛋白質(zhì)組學(xué)研究。結(jié)果表明,新型足絲抗氧化蛋白CG-protein具有明顯的抗氧化活性,且在足絲和足腺中具有特定的分布和復(fù)雜的相互作用蛋白體系。推測這種蛋白在貽貝足絲的黏附過程中起到了防止足絲蛋白被提前氧化的保護作用。上述研究進一步明確了貽貝足絲中存在多種抗氧化活性蛋白,這對深入了解貽貝足絲的黏附分子機理具有重要意義。針對大彈涂魚皮膚及其粘液的研究表明,大彈涂魚皮膚組織具有特殊的真皮囊泡結(jié)構(gòu),且囊泡內(nèi)具有唾液酸化和磺酸化的粘性多糖存在,進一步的分析表明:大彈涂魚皮膚粘液具有明顯的廣譜抑菌活性;采用轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組結(jié)合策略,從大彈涂魚皮膚粘液中鑒定到超過500種蛋白質(zhì)分子存在,主要包括各種代謝有關(guān)的酶類和免疫相關(guān)蛋白,表明大彈涂魚皮膚粘液具有復(fù)雜的分子組成和生理功能。上述研究一方面為深入了解足絲抗氧化蛋白的分子結(jié)構(gòu)與功能以及開發(fā)基于貽貝足絲的新型抗氧化蛋白奠定了基礎(chǔ);另一方面,從大彈涂魚的皮膚結(jié)構(gòu)、皮膚組織轉(zhuǎn)錄組、皮膚粘液的抑菌活性以及分子組成方面獲得系統(tǒng)的研究數(shù)據(jù),為了解魚類皮膚及其粘液的生物學(xué)功能獲得了系統(tǒng)的研究數(shù)據(jù),并為后續(xù)從中篩選和開發(fā)具有特殊活性的蛋白及分子標記物奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S917.4
【圖文】：

圖 1-1 足絲盤蛋白Mfp-6的作用過程[26]Fig 1.1 The action process of plaque protein Mfp-61.2.1.7 前膠原蛋白前膠原蛋白(Precollagen，Precol)是貽貝足絲中一類非常重要的蛋白，其序列類似于膠原蛋白前體。目前已經(jīng)鑒定到了至少三種前膠原蛋白，分別為前膠原蛋白-P(Precol-P)、前膠原蛋白-D(Precol-D)和前膠原蛋白-NG(Precol-NG)，它們沿著足絲纖維以梯度形式分布[27-29]。前膠原蛋白序列中均含有由重復(fù)片段(Gly-X-Y)n 構(gòu)成的三螺旋結(jié)構(gòu)域(其中 Gly為甘氨酸，X 為脯氨酸，Y 為羥脯氨酸)。這是足絲纖維富有韌性以及彈性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。Precol-P 分子量約為 95 kDa，分布于足絲纖維靠近貽貝機體的一端，包含 7 個獨立的蛋白結(jié)構(gòu)域：重復(fù)序列的N端和C端(存在于所有的前膠原蛋白中)、中央成膠原區(qū)域、兩個類似彈力蛋白的結(jié)構(gòu)域、兩個富含組氨酸的蛋白域及富有彈性的卷曲結(jié)構(gòu)增強了足

皮膚粘液中的蛋白質(zhì)可以通過不同途徑到達靶向部位。細胞外物質(zhì)的經(jīng)典傳遞方式是通過分泌途徑，其中蛋白質(zhì)通過粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成并通過高爾基體加工遞送至細胞膜(圖 1-2)[73]。或者，蛋白質(zhì)在胞質(zhì)溶膠中合成，并通過轉(zhuǎn)運途徑或者通道或者其他非經(jīng)典機制直接在細胞膜上通過轉(zhuǎn)運途徑遞送[74-75]。膜囊泡(如外泌體和微泡)的非經(jīng)典分泌可以傳遞 RNA 等除蛋白質(zhì)之外的其他分子(圖 1-2)。在陸地脊椎動物中不存在皮膚粘液，但是在大西洋鱈魚(Gadus morhua)皮膚粘液中鑒定到的許多分子[76]也存在于哺乳動物子宮頸粘液[77]中，并且表明粘液的運輸機制也是保守的。粘液蛋白也可以由表皮表面丟失的死細胞產(chǎn)生。通過非經(jīng)典分泌途徑的遞送可能是粘液產(chǎn)生的特征之一，因為許多蛋白質(zhì)除了已知的經(jīng)典功能外還具有其他功能，具有多種功能的蛋白質(zhì)通常被稱為“兼職蛋白”[78]或“基因共享”蛋白[79]。例如，組蛋白在 DNA 包裝和基因調(diào)控中具有積極作用[80]，同時也具有抗菌作用[81]。

第一章 綜 述上調(diào)[93]。在鱸魚皮膚粘液中發(fā)現(xiàn)了巖藻糖結(jié)合凝集素[92]。在歐洲鱸魚[92]和大西洋中發(fā)現(xiàn)，凝集素類似物結(jié)合鈣網(wǎng)蛋白誘導(dǎo)對微生物的吞噬作用。研究表明，通過 2D觀察到的蛋白分子量高于預(yù)測的蛋白分子量，這表明蛋白質(zhì)可以被糖基化，例如PAGE 中觀察到的人類鈣網(wǎng)蛋白的分子量高于其實際分子量。

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