蛋白質(zhì)水解物在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的作用

楊桂華

摘 要：蛋白質(zhì)組學(xué)是指從蛋白質(zhì)序列、結(jié)構(gòu)、相互作用、表達(dá)、定位以及修飾等方面對(duì)一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)進(jìn)行研究。本文對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容、相關(guān)技術(shù)及其在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)組學(xué);動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)

隨著對(duì)生物學(xué)研究的不斷深入，研究人員發(fā)現(xiàn)，真正全面地了解基因問(wèn)的功能關(guān)系必須在轉(zhuǎn)錄水平以及蛋白質(zhì)水平。由于經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、RNA加工、蛋白質(zhì)合成和修飾，細(xì)胞內(nèi)的RNA和蛋白質(zhì)含量是動(dòng)態(tài)變化的。蛋白質(zhì)組學(xué)不僅在蛋白質(zhì)水平上直觀地揭示各蛋白質(zhì)的功能，而且還可深入探討蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、相互作用及其在細(xì)胞中特定位置的豐度。

1 蛋白質(zhì)組學(xué)的主要內(nèi)容及技術(shù)路線

1.1序列和結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)的序列和結(jié)構(gòu)分析需要化學(xué)實(shí)驗(yàn)和與相應(yīng)核酸序列比較來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用的方法包括利用抗體對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定、化學(xué)降解法和質(zhì)譜法。在實(shí)際中。往往需要聯(lián)用這些方法才能較完整地對(duì)蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定。利用抗體可以鑒定一些或一類含有特定表位的蛋白質(zhì)，其抗體識(shí)別技術(shù)包括親和色譜、免疫印跡和酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定、免疫共沉淀和抗體芯片的開(kāi)發(fā)?；瘜W(xué)降解法主要有完全降解法和Edman降解法，其原理大致為利用化學(xué)反應(yīng)降解打開(kāi)蛋白質(zhì)多肽鏈。利用逐步水解下來(lái)的氨基酸或多肽鏈對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行測(cè)序。質(zhì)譜法則是通過(guò)質(zhì)譜儀對(duì)經(jīng)化學(xué)法消化過(guò)的肽段混合物分析從而得到其質(zhì)量，再查詢數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)數(shù)據(jù)鑒定樣品中蛋白質(zhì)的方法。

1.2表達(dá)蛋白質(zhì)組學(xué)表達(dá)蛋白質(zhì)組學(xué)用于分析蛋白質(zhì)的豐度，包括分離復(fù)雜的蛋白質(zhì)混合物、鑒定各個(gè)部分及其系統(tǒng)定量分析。常用表達(dá)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)主要包括雙向凝膠電泳（2-DE）、用于蛋白質(zhì)分離的多維液相色譜、用于蛋白質(zhì)鑒定的質(zhì)譜和圖像分析和用于蛋白質(zhì)定量的質(zhì)譜。

1.3相互作用的蛋白質(zhì)組學(xué)相互作用的蛋白質(zhì)組學(xué)主要研究蛋白質(zhì)問(wèn)遺傳和物理的相互作用以及蛋白質(zhì)與核酸或小分子間的相互作用，包括分析蛋白質(zhì)自身的功能和蛋白質(zhì)在代謝通路、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及復(fù)合體中的作用，其關(guān)鍵技術(shù)包括酵母雙雜交系統(tǒng)和對(duì)蛋白質(zhì)復(fù)合物進(jìn)行分析的質(zhì)譜技術(shù)。

1.4功能蛋白質(zhì)組學(xué)功能蛋白質(zhì)組學(xué)以細(xì)胞內(nèi)某特定功能的蛋白質(zhì)群體為研究對(duì)象，從而探究此功能相關(guān)蛋白質(zhì)的作用機(jī)理?？梢灾苯舆M(jìn)行大規(guī)模蛋白質(zhì)功能測(cè)定，主要技術(shù)即功能蛋白質(zhì)芯片技術(shù)。

1.5蛋白質(zhì)組學(xué)研究的一般路線蛋白質(zhì)組學(xué)的支撐技術(shù)包括雙向電泳技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像分析與大規(guī)模數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及質(zhì)譜技術(shù)，其研究路線主要流程。首先從細(xì)胞、組織或者體液中提取蛋白質(zhì)樣品，經(jīng)過(guò)2-DE分離得到蛋白質(zhì)表達(dá)圖譜。然后利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)圖像進(jìn)行分析、定位、定量及尋找差異蛋白質(zhì)點(diǎn)等。對(duì)于蛋白質(zhì)點(diǎn)的鑒定可以采用膜轉(zhuǎn)印技術(shù)和以質(zhì)譜為基本技術(shù)的蛋白質(zhì)鑒定技術(shù)。前者通過(guò)轉(zhuǎn)膜，采用Edman等傳統(tǒng)生物化學(xué)方法分析，將分析結(jié)果輸入特定程序進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)檢索實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的鑒定。后者則對(duì)膠上蛋白質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行酶切，利用MALDI—TOF（matrixassistedlaserdesorptionion—ization—timeofflight）一MS（新型質(zhì)譜技術(shù)）測(cè)定肽質(zhì)量指紋圖譜（peptidemappingfingerprint，PMF），或者電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜（MSI—MS—MS）測(cè)定酶切肽段的肽序列，再經(jīng)數(shù)據(jù)檢索實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的鑒定。

2 蛋白質(zhì)組學(xué)在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)可與營(yíng)養(yǎng)學(xué)相結(jié)合，確定某種營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)動(dòng)物細(xì)胞或組織蛋白表達(dá)是否存在差異性，也能夠研究與代謝相關(guān)酶的作用及其豐度（Daniel，2002）。已經(jīng)有通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究營(yíng)養(yǎng)成分在動(dòng)物胃腸道消化與吸收的報(bào)道。Tosco等（2005）在大鼠小腸中發(fā)現(xiàn)了胃腸調(diào)理素、儀一細(xì)絲蛋白和維生素D結(jié)合蛋白前體Marvin-Guy等（2005）報(bào)道，小腸中存在約80種未知功能的蛋白質(zhì)。Alpefl等（2005）在體外用內(nèi)毒素或病原菌處理大鼠小腸上皮細(xì)胞后，檢測(cè)到25種蛋白質(zhì)的表達(dá)量上調(diào)、18種蛋白質(zhì)的表達(dá)量下調(diào)。利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，也可以對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的代謝和調(diào)控機(jī)制進(jìn)行分析。范麗華等（2007）通過(guò)對(duì)處于3個(gè)時(shí)期的牛蛙蝌蚪尾部肌肉進(jìn)行雙向電泳研究，獲得了10個(gè)差異點(diǎn)并進(jìn)行了質(zhì)譜分析，得到了包括EGR2-XENLA（Krox-20）、RAP30和XLCOF22等牛蛙變態(tài)發(fā)育相關(guān)蛋白質(zhì)在內(nèi)的7個(gè)肽質(zhì)量指紋譜數(shù)據(jù)，證明了牛蛙蝌蚪在變態(tài)發(fā)育過(guò)程中尾部肌肉主要起提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用。Edcardsson等（1999）給予高三酰甘油、高血糖和高胰島素的小鼠抗PPAR一特異拮抗劑.經(jīng)過(guò)雙向電泳檢測(cè)出肝臟有14個(gè)與過(guò)氧化物酶體脂肪酸代謝相關(guān)蛋白質(zhì)點(diǎn)表達(dá)上調(diào)，證明了PPAR一作為過(guò)氧化物酶體受體的重要作用。蛋白質(zhì)組學(xué)與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的結(jié)合，有利于揭示營(yíng)養(yǎng)素分子作用機(jī)制、發(fā)現(xiàn)分子生物標(biāo)志物以及確定營(yíng)養(yǎng)素添加量。Lametsch等（2004）比較屠宰后各時(shí)間點(diǎn)肌肉蛋白質(zhì)變化并分離了23個(gè)差異蛋白質(zhì)點(diǎn)，表明了肌動(dòng)蛋白和一些代謝酶與屠宰后一段時(shí)間內(nèi)肉質(zhì)變化有關(guān)。且屠宰后肌肉中的肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白重鏈的降解與豬肉嫩度有關(guān)，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究確定一鈣蛋白酶介導(dǎo)了肌原纖維蛋白的降解。Hwang等（2005）對(duì)比貯存在-3℃和-6oC豬肉組織，得到了包括肌球蛋白輕鏈I型、結(jié)合蛋白和肌鈣蛋白T等在內(nèi)的27個(gè)與肉質(zhì)指標(biāo)變異顯著相關(guān)的差異蛋白質(zhì)。由此提示可以通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)進(jìn)行分析和檢測(cè)不同營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)畜禽的作用。于忠娜等（2007）也報(bào)道，可利用雙向電泳技術(shù)檢測(cè)奶牛飼料中的轉(zhuǎn)基因豆粕。

3 結(jié)論

雖然蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)驗(yàn)費(fèi)用大且技術(shù)還有待完善，但其在系統(tǒng)生物學(xué)研究中的作用十分重要。隨著相關(guān)技術(shù)的改進(jìn)和研究的深人，蛋白質(zhì)組學(xué)會(huì)被更多地應(yīng)用于解決具體的科研問(wèn)題.對(duì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。