抗凍蛋白（Antifreeze Proteins,AFPs）能非依數(shù)性的抑制冰晶生長與重結(jié)晶,產(chǎn)生熱滯（Thermal hysteresis,TH）現(xiàn)象�？箖龅鞍卓梢员Ｗo(hù)生物細(xì)胞免受一定程度低溫凍害的破壞。本文應(yīng)用序列模體分析結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法,對生活在寒冷高海拔阿爾泰山區(qū)的一種蝠蛾（hepialusaltaicola）的全部轉(zhuǎn)錄組編碼的蛋白質(zhì)序列進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)了具有潛在熱滯活性的蛋白質(zhì)序列片段。研究結(jié)果為理解這種昆蟲耐寒性的機(jī)制提供了一種思路,也為通過實(shí)驗(yàn)確定蝠蛾體內(nèi)具有熱滯活性的抗凍蛋白提供了理論參考。UniProt（Universal Protein,UniProt）中全部1175條AFPs序列中有昆蟲AFPs130條。利用MEME（Multiple Em for Motif Elicitation,MEME）模體（motif）搜索軟件分別對昆蟲AFPs序列和全部AFPs序列進(jìn)行模體搜索,比較后得到三條昆蟲AFPs模體。這些模體的氨基酸R基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)各不相同,但疏水性氨基酸所占比例都很高。將三條昆蟲AFPs模體分別與阿爾泰山蝠蛾轉(zhuǎn)錄組編碼的蛋白質(zhì)序列逐條進(jìn)行BLAST（B... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

魚類AFP類型（I、II、III和IV）之間的結(jié)構(gòu)差異[6]

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文2樹皮、葉子和花（Cheung等人在2017年進(jìn)行了綜述[18]）。盡管它們的氨基酸序列和結(jié)構(gòu)不同，但都能夠結(jié)合在冰晶的不同表面上[19]。1.1.2抗凍蛋白的作用機(jī)理對于AFPs的作用機(jī)理，人們廣泛認(rèn)同的是吸附-抑制理論：AFPs通過吸附在冰晶上與冰核結(jié)合并抑制冰晶重結(jié)晶來阻止冰晶生長，非依數(shù)地降低冰晶的生長點(diǎn)而不影響其熔點(diǎn)，產(chǎn)生熱滯現(xiàn)象（Thermalhysteresis,TH），從而使生物體得以在惡劣環(huán)境中存活。2018年，Liu等人發(fā)現(xiàn)，來自巴斯德畢赤酵母的AFPs降低了水的冷凍溫度，控制了冰晶大小，并減少了水合物冷凍造成的損害[20]。據(jù)報(bào)道，植物AFPs在保護(hù)植物細(xì)胞免受凍害方面也有類似的活性，例如，來自耐寒針葉樹種的AFPs已經(jīng)顯示出抑制冰晶形成的特性[11]。昆蟲AFPs降低溶液凝固點(diǎn)的能力也已得到充分證明[8]。有趣的是，這些生物中的AFPs結(jié)構(gòu)，如海洋大頭魚、冬季比目魚、甲蟲、蛾和雪蚤彼此不同（圖1.2）。圖1.2不同分類群中抗凍蛋白之間的結(jié)構(gòu)差異[6]Figure1.2Structuraldifferencesamongantifreezeproteinsindifferenttaxa1.1.3基于活性的抗凍蛋白分類AFPs根據(jù)與冰的結(jié)合位置，可分為中度活躍和極度活躍。中度活躍的AFPs結(jié)合到冰晶的棱柱面和棱錐面，并產(chǎn)生六邊形雙錐冰晶，而極度活躍的AFPs如昆蟲AFPs則結(jié)合到冰晶的基面（圖1.3），產(chǎn)生圓盤狀冰晶[7,17,21]。與中度活躍的AFPs相比，極度活躍的AFPs與基面的結(jié)合可能對整個(gè)冰表面的冰晶生長產(chǎn)生更大的抑制作用，其熱滯活性也高得多[7,22,23]。

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文3圖1.3極度活躍抗凍蛋白與中度活躍抗凍蛋白的不同冰晶結(jié)合位點(diǎn)[6]Figure1.3Differenticecrystal-bindingsitesforhyperactiveversusmoderatelyactiveantifreezeproteins1.1.4基于熱滯值的抗凍蛋白分類因AFPs導(dǎo)致的冰晶生長點(diǎn)和熔點(diǎn)的變化稱為熱滯后，AFPs也可以根據(jù)TH值進(jìn)行分類，以指示其防凍活性水平。TH值較高的AFPs，如昆蟲AFPs（TH值為5-10℃）被視為極度活躍[24]。如植物和魚類的AFPs（TH值為0.2-0.6℃和1-2℃）被歸類為中度活躍[5,25]。然而，極度活躍的AFPs并不一定比中度活躍的AFPs擁有更好的冷凍保存效果，例如，中度活躍的AFPs保護(hù)小鼠卵巢組織的效果是極度活躍的AFPs的十倍[26-28]。1.2抗凍蛋白的應(yīng)用AFPs對溶液凝固點(diǎn)的降低是非依數(shù)性的，無論濃度如何，都不會(huì)顯著改變?nèi)芤喝埸c(diǎn)[4,24,29]。有研究指出低濃度的AFPs對冰重結(jié)晶的有效抑制，并不同于普通的防凍劑，如甲醇、甘油或乙二醇，它們的凝固點(diǎn)與其濃度成比例降低[30,31]。AFPs由于其獨(dú)特的能力，在冷凍保存、生物技術(shù)和食品工業(yè)應(yīng)用中非常受歡迎[24]。向植物和動(dòng)物的細(xì)胞、組織和器官中添加AFPs已被證明能提高冷凍保存效率[20,26]。在食品方面，AFPs改善了冰淇淋的質(zhì)地[48]和臘肉的質(zhì)量[25]；AFPs在轉(zhuǎn)基因植物中的表達(dá)降低了其中冰的生長[8,9]。本文詳細(xì)討論了各種AFPs在動(dòng)植物生物技術(shù)中的應(yīng)用。1.2.1AFPs在冷凍保存中的應(yīng)用應(yīng)用冷凍保護(hù)劑，例如二甲基亞砜（DMSO）、甘油和聚乙烯吡咯烷酮（PVP），植物和動(dòng)物的細(xì)胞、組織和器官能夠得到很好地冷凍保存。然而，由于細(xì)胞膜和器官膜對冷凍和解凍循環(huán)極其敏感，因此需要高濃度的這些化合物來使細(xì)胞溶質(zhì)脫水并使循環(huán)中細(xì)胞內(nèi)冰晶

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]抗凍蛋白在冰晶表面吸附結(jié)合的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D]. 劉梅芳.內(nèi)蒙古大學(xué) 2017
[2]抗凍蛋白序列的模體分析與預(yù)測[D]. 溫歡.內(nèi)蒙古大學(xué) 2013



本文編號：3445249