【摘要】：麥胚占整個(gè)小麥籽粒質(zhì)量的3%,被營(yíng)養(yǎng)學(xué)家譽(yù)為“人類天然的營(yíng)養(yǎng)寶庫(kù)”。麥胚中球蛋白占總蛋白比約20%,具有增強(qiáng)免疫力、抗炎、抗氧化等生理活性,可作為植物源的免疫調(diào)節(jié)劑。采用蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)合生物信息學(xué)對(duì)麥胚球蛋白的蛋白質(zhì)組、功能域、二三級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析預(yù)測(cè);多組學(xué)驗(yàn)證麥胚球蛋白對(duì)模型小鼠的免疫調(diào)節(jié)作用及機(jī)制,并研究其對(duì)腸道微生物區(qū)系及代謝產(chǎn)物的影響。包含以下研究?jī)?nèi)容:(1)基于蛋白質(zhì)組學(xué)的麥胚球蛋白的組成分析、功能注釋、功能域預(yù)測(cè)和二、三級(jí)結(jié)構(gòu)模擬。采用紅外色譜、掃描電鏡、變性電泳對(duì)不同沉淀方式的麥胚球蛋白進(jìn)行了表征,發(fā)現(xiàn)三級(jí)乙醇沉淀適合麥胚球蛋白的純化;采用LC/MS對(duì)麥胚球蛋白的蛋白質(zhì)組進(jìn)行分析,顯示麥胚球蛋白有1575個(gè)蛋白,584個(gè)蛋白質(zhì)組,主要由麥胚球蛋白家族組、熱休克蛋白組、組蛋白類、典型功能蛋白及未表征蛋白組成。對(duì)鑒定所得的蛋白質(zhì)進(jìn)行GO功能注釋和KEGG Pathway分析發(fā)現(xiàn)麥胚球蛋白共涉及31種分子功能,47種細(xì)胞組成和87種生物過(guò)程,并參與Systemic lupus erythematosus、Alcoholism、Ribosome、Viral carcinogenesis、Spliceosome等199條代謝通路,其中參與免疫調(diào)節(jié)類信號(hào)通路55類,占總數(shù)的22.5%;PPI分析發(fā)現(xiàn)主要涉及蛋白質(zhì)的剪接折疊網(wǎng)絡(luò)、生物酶修飾活化網(wǎng)絡(luò)、蛋白質(zhì)翻譯修飾網(wǎng)絡(luò)、碳水化合物代謝網(wǎng)絡(luò)、蛋白質(zhì)分子裝配網(wǎng)絡(luò)5個(gè)互作子網(wǎng)絡(luò);利用CBS數(shù)據(jù)庫(kù)及工具對(duì)麥胚球蛋白典型蛋白功能域預(yù)測(cè),發(fā)現(xiàn)麥胚球蛋白具有免疫活性位點(diǎn)和營(yíng)養(yǎng)供給作用。利用Swiss-Model和Phyre2對(duì)五類22種麥胚球蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模并進(jìn)行可視化。結(jié)果表明麥胚球蛋白典型蛋白如Globulin 3A、Heat shock protein、Histone、WHEAT 5a2 protein可能為麥胚球蛋白免疫功能的代表性組分。麥胚球蛋白的組學(xué)分析和功能預(yù)測(cè)為下一步麥胚球蛋白的功能評(píng)價(jià)提供參考。(2)基于高通量測(cè)序和代謝組學(xué)研究麥胚球蛋白對(duì)腸道微生物區(qū)系和代謝輪廓的影響。采用麥胚球蛋白、乳清蛋白、蛋清蛋白制作不同蛋白干預(yù)小鼠模型,結(jié)果發(fā)現(xiàn),麥胚球蛋白對(duì)小鼠的基礎(chǔ)生理指標(biāo)(體重、血常規(guī)、肝功能、腎功能、血脂)無(wú)顯著影響,說(shuō)明麥胚球蛋白正常食用安全無(wú)毒;麥胚球蛋白能夠顯著提高小鼠外周血IgG、IL-6的分泌情況,WG組小鼠免疫力顯著提高;腸道微生物優(yōu)勢(shì)菌群分布依次為L(zhǎng)achnospiraceae nk4a 136 group、Norank bacteroidales s24-7 group、Norank lachnospiraceae、Roseburia、Unclassified lachnospiraceae、Lactobacillus、Alistipes、Lachnoclostridium。門水平上,麥胚球蛋白組Firmicutes增多,Bacteroides、Actinobacteria菌群減少;屬水平上,麥胚球蛋白模型小鼠的Unclassified Lachnospiraceae、Blautia、Anaerotruncus、Anaeroplasma增加,norank Bacteroidales S24-7 group、Ruminococcaceae UCG-010、Ruminococcaceae NK4A214 group、Eubacterium nodatum group菌群減少。麥胚球蛋白能夠增加腸道有益菌數(shù)量,維持腸道菌群的動(dòng)態(tài)平衡。對(duì)腸道微生物多樣性和免疫分子分泌水平建立數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn),腸道菌群多樣性和機(jī)體的免疫力相互促進(jìn)。對(duì)鑒定出的代謝產(chǎn)物進(jìn)行差異分析,發(fā)現(xiàn)WG-NC組的差異代謝產(chǎn)物53個(gè),WG-EG組差異代謝產(chǎn)物30個(gè),WG-EG組差異代謝產(chǎn)物為66個(gè)。這些差異涉及Biosynthesis of amino acids、Glycerophospholipid metabolism、Secondary bile acid biosynthesis、Bile secretion、Choline metabolism in cancer、Retrograde endocannabinoid signaling、Primary bile acid biosynthesis等通路,且多個(gè)代謝通路和免疫調(diào)節(jié)相關(guān)。對(duì)腸道微生物多樣性和差異代謝產(chǎn)物進(jìn)行Correlation分析和Procrustes分析,腸道菌群的結(jié)構(gòu)變化和差異代謝產(chǎn)物具有生物學(xué)相關(guān)性。結(jié)果表明麥胚球蛋白通過(guò)模型小鼠的相關(guān)免疫因子、腸道微生物區(qū)系、代謝產(chǎn)物的動(dòng)態(tài)變化影響機(jī)體的生理狀態(tài)和免疫水平。(3)通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)從免疫器官、免疫細(xì)胞、免疫分子和mRNA表達(dá)方面研究了麥胚球蛋白的免疫活性和作用機(jī)制。采用環(huán)磷酰胺建立免疫抑制小鼠模型,麥胚球蛋白干預(yù)后研究發(fā)現(xiàn),麥胚球蛋白可以使模型小鼠的體重、脾臟指數(shù)和胸腺指數(shù)提高,激活小鼠LDH和ACP的活性,使機(jī)體的巨噬細(xì)胞處于活化狀態(tài);麥胚球蛋白可以提高模型小鼠總的抗氧化能力,平衡模型小鼠的氧化還原狀態(tài);麥胚球蛋白能提高小鼠淋巴細(xì)胞ATP活性;顯著提高小鼠脾臟T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞增殖能力;提高外周血CD3~+和CD4~+/CD8~+比值,從而提高模型小鼠的細(xì)胞免疫功能。外周血免疫細(xì)胞因子和免疫淋巴細(xì)胞亞型分析,免疫抑制小鼠Th1細(xì)胞向Th2細(xì)胞分化的比率提高,相互轉(zhuǎn)化失衡。麥胚球蛋白可能通過(guò)提高模型小鼠脾臟T-bet mRNA的表達(dá)和降低GATA-3 mRNA的表達(dá)對(duì)免疫抑制小鼠的Th1/Th2亞群的轉(zhuǎn)化進(jìn)行調(diào)節(jié)。麥胚球蛋白對(duì)淋巴細(xì)胞的增殖可能通過(guò)線粒體依賴的凋亡通路促進(jìn)Bcl-2 mRNA的表達(dá)、提高Bcl-2/Bax的比率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。結(jié)果表明麥胚球蛋白能夠在一定程度上提高免疫抑制小鼠的免疫水平,且劑量上存在線性相關(guān)性,具有生物學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。麥胚球蛋白主要是免疫和營(yíng)養(yǎng)供給相關(guān)功能蛋白,在生物過(guò)程調(diào)控中起著重要的作用,可以將麥胚球蛋白分離提純作為一類特醫(yī)食品原料和植物源免疫調(diào)節(jié)劑。
【圖文】：

麥胚蛋白的主要研究方面

圖 1-3 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的主要方法及其應(yīng)用范圍Figure 1-3 The main methods of protein structure prediction and its application同源建模法，，基于“一個(gè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)由其氨基酸序列唯一的決定”的假設(shè)（在上，由一級(jí)結(jié)構(gòu)，足以獲取其二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)）。一般序列同源性越高，匹配的準(zhǔn)也就越高，建立的模型越接近于蛋白的真實(shí)結(jié)構(gòu)，目前對(duì)于序列同源性大于 30%的質(zhì)的一級(jí)氨基酸序列構(gòu)建的蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)具有生物學(xué)參考價(jià)值。韋旭欽等[27]利
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R151

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本文編號(hào)：2619112