發(fā)布時間：2018-01-05 13:33

  本文關(guān)鍵詞：間液蛋白在合浦珠母貝貝殼形成中的作用機(jī)制研究　出處：《清華大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 間液蛋白 礦化平衡 SPARC 球文石 合浦珠母貝

【摘要】：合浦珠母貝(Pinctada fucata)貝殼由珍珠層和棱柱層兩種礦化層組成,其形成過程涉及一個礦化平衡的過程。間液位于珠母貝貝殼和外套膜之間,被認(rèn)為在貝殼形成中起重要作用。然而,對間液的功能研究卻相對較少。碳酸鈣體外結(jié)晶實驗表明間液蛋白不僅能夠控制CaCO_3晶體的形貌,而且能夠通過文石和方解石特異結(jié)合蛋白調(diào)控CaCO_3的晶型轉(zhuǎn)變。結(jié)晶抑制實驗表明,當(dāng)CaCl2和NaHCO_3的濃度從50mM降低到5mM時,間液蛋白從顯著增加CaCO_3晶體的數(shù)量轉(zhuǎn)變?yōu)橐种艭aCO_3的沉積。間液蛋白同時能夠顯著抑制CaCO_3結(jié)晶速率。在體內(nèi),當(dāng)間液被連續(xù)抽取20天后,間液蛋白濃度降低,珍珠層不能形成正常的文石小片,取而代之的是無序沉積的方解石。同時,間液變化能夠作為外部信號引起珍珠層和棱柱層形成相關(guān)基因的變化。綜上所述,間液蛋白不但參與CaCO_3結(jié)晶的成核,形貌,抑制和相變,而且在貝殼形成特別是珍珠層棱柱層轉(zhuǎn)換中起著雙重作用。隨后我們對特異結(jié)合方解石和文石的間液蛋白進(jìn)行了LC-MS質(zhì)譜鑒定,共鑒定到了221條共有序列,79條方解石特異結(jié)合的序列和47條文石特異結(jié)合的序列。氨基酸組成分析發(fā)現(xiàn)與方解石特異結(jié)合的蛋白其Lys,Val,Ser和Gly含量相對較多,而與文石特異結(jié)合的蛋白其Leu,Glu和Val相對較多。結(jié)構(gòu)域分析發(fā)現(xiàn)與方解石文石特異結(jié)合的蛋白結(jié)構(gòu)域涉及離子調(diào)節(jié),蛋白相互作用,蛋白酶抑制和膠原蛋白等,這些結(jié)果為后續(xù)研究提供了基礎(chǔ)。最后,我們發(fā)現(xiàn)間液蛋白SPARC的含量在貝殼缺刻后48 h顯著升高。SPARC在貝殼珍珠層及棱柱層EDTA可溶性組分中均存在。當(dāng)用多克隆抗體將間液中SPARC拮抗掉以后,新生成珍珠小片受到明顯影響。在體外,SPARC不但能夠控制CaCO_3晶體的形貌而且能在方解石結(jié)晶體系中誘導(dǎo)球文石的形成。然而,Mg2+能夠抵消這種作用,并誘導(dǎo)文石的形成。進(jìn)一步的圓二色譜實驗表明,SPARC可能通過其蛋白二級結(jié)構(gòu)的改變來發(fā)揮作用。結(jié)合結(jié)構(gòu)域分析,我們發(fā)現(xiàn)其EC結(jié)構(gòu)域在穩(wěn)定球文石中起主要作用。綜上所述,SPARC通過其EC結(jié)構(gòu)域穩(wěn)定球文石,從而抑制方解石的形成,以便在Mg2+的作用下促進(jìn)文石的形成來參與貝殼的形成。綜上所述,我們第一次深入研究了間液蛋白在珠母貝貝殼礦化平衡中的雙重作用,并且發(fā)現(xiàn)間液中的蛋白能夠控制ACC,球文石,方解石和文石之間的轉(zhuǎn)變。我們的研究結(jié)果為珍珠生產(chǎn)和體外類似材料的合成提供了有力的理論指導(dǎo)。
[Abstract]:Hepu p.margaritifera (Pinctada fucata) by pearl shell and prismatic layer two mineralization layer, its forming process involves a balance between mineralization process. The liquid is located between the shell and the nacre mantle, is thought to play an important role in the formation of shell. However, the liquid between the function of carbonate is relatively small. In vitro experiments showed that the morphology of crystalline calcium liquid between protein can not only control the CaCO_3 crystal, but also the specific binding of aragonite and calcite crystal transition regulatory protein CaCO_3. Crystallization inhibition experiments showed that when the concentration of CaCl2 and NaHCO_3 decreased from 50mM to 5mM, significantly increasing the number of interstitial fluid proteins from the transition of CaCO_3 crystal for inhibiting deposition CaCO_3. At the same time between liquid protein can significantly inhibit the crystallization rate of CaCO_3. In vivo, when the liquid is extracted continuously between the 20 days between liquid protein concentration decreased, pearl layer cannot form normal aragonite Scrap, instead of the disordered deposition of calcite. At the same time, between the liquid can be used as an external signal caused by the change of Pearl and prismatic layer formation and changes of related genes. In summary, nuclear, a liquid protein involved in not only the CaCO_3 crystallization morphology, inhibition and transformation, but also in the shell formation especially plays a dual role in the nacre prism layer conversion. The specific binding of calcite and aragonite interstitial fluid proteins were identified by LC-MS mass spectrometry, identified 221 common sequence, sequence specific binding of the calcite combined with 79 sequences and 47 specific provisions of stone. The amino acid composition analysis showed that combining with calcite specific protein Lys, Val, Ser and the content of Gly is relatively more, and combined with the aragonite specific protein Leu, Glu and Val are relatively more. Domain analysis showed that the protein binding domains and specific ion calcite aragonite to adjust, Protein interaction, protease inhibitor and collagen. These results provide a basis for further study. Finally, we found that the content of liquid protein SPARC in the shell after 48 h significantly increased.SPARC notch exist in nacre and prismatic EDTA soluble fraction. When SPARC with polyclonal antibody will be between liquid the new generation of small pearls off the antagonist, significantly affected. In vitro, SPARC can not only control the formation of the morphology of CaCO_3 crystal and can induce vaterite in calcite crystallization system. However, Mg2+ can counteract the effect, and the formation of aragonite. That induced by round two chromatography experiments further, SPARC may play a role in the two stage structure. The change of the protein binding domain analysis, we found that the EC domain plays a major role in the stability of vaterite. To sum up, SPARC through its EC domain of Qiu Wen Stone, thus inhibiting the formation of calcite, aragonite formation in order to promote the formation of the shell to participate in the presence of Mg2+. In conclusion, we first investigate the dual role of interstitial fluid proteins in nacre shell mineralization in the balance, and found that the liquid between the protein can control the ACC, transition between vaterite, calcite and aragonite. Our results provide strong theoretical guidance for the synthesis of pearl production in vitro and similar materials.

【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q51

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本文編號：1383350