双向电泳在水产动物蛋白质组中的应用【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述水产养殖双向电泳在水产动物蛋白质组中的应用摘要双向电泳技术是蛋白质组学的核心分离技术之一。在水产动物蛋白质组的应用中，环境胁迫、病害干扰等都会影响有机体，从而产生差异蛋白点，根据差异蛋白点的不同分析鱼类适应机理。此外，双向电泳还可以对不同品种的水产动物进行鉴定。关键词蛋白质组学；双向电泳；水产经济动物1项目背景11蛋白质组学的提出及双向电泳的应用蛋白质作为生理功能的执行者,直接体现生命现象,对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明生命在生理或病理条件下的各种变化机制。WILKINS等人于1994年首次提出“蛋白质组PROTEOME”这一概念1。蛋白质组学是功能基因组研究的一个重要平台

2、，主要由蛋白质分离技术如双向电泳、质谱分析技术和生物信息等3部分组成。其研究策略可分为两部分，整体蛋白质组学和差异蛋白质组学，后者主要是应用于筛选和鉴定不同种类、不同状态下各样本之间蛋白质组的区别和变化。双向凝胶电泳TWODIMENSIONALELECTROPHORESIS,2DE，利用蛋白质的等电点和分子量的不同将各种蛋白质区分开来,它在蛋白质组分离技术中起到了关键作用，是蛋白质组学的核心分离技术之一2，可结合肽指纹图谱分析MALDITOFMS技术对蛋白质做进一步鉴定分析。目前，蛋白质组学已经成为国内外研究的一大热点，双向电泳技术在医学等领域已经获得了广泛的应用，并取得了一系列的重要硕果。在

3、环境生物学特别是水生生物的研究中得到的信息相对较少，但近些年来，也有许多学者就环境胁迫3如盐度，温度或污染物等、品种鉴别以及病害等因素导致水生生物不同组织的蛋白质表达差异进行研究。12双向电泳在水产动物中的应用121与环境胁迫相关的研究鉴于水域环境的特殊性及水污染现象的日益严峻，水产经济动物的生存环境每天都面临着物理、化学和生物等各种类型的胁迫，如极限温度、低氧、毒素和机械损伤等。由于双向电泳技术能较为全面的显示这些环境胁迫对生物体内蛋白表达的影响，因此，双向电泳技术在水产经济动物的环境胁迫方面应用较多。重金属铜盐、镉盐和锌盐均能引起肝脏或肾脏中金属硫蛋白的高度表达4，而这一现象在海兔口腔神经

4、节中尚未发现5，可见，蛋白质组学技术是筛选与鉴定中枢神经系统中重要蛋白质的有效手段之一6,7。研究发现，急性镉胁迫下牙鲆鳃组织蛋白的变化及脑组织运铁蛋白含量的差异8,9较为明显，为海水自然和人为污染检测提供了生物标志。在针对中华绒螯蟹镉胁迫下前鳃蛋白质变化的研究中，FREDERICSILVESTRE等10利用双向电泳技术，发现急、慢性中毒后蛋白质表达差异不同，这些结果对研究水生生物对镉的适应机制有很大的帮助，同时为进一步研究镉离子的中毒机制提供了很好的基础。在镉毒性实验中，肝脏作为毒物最主要的靶器官，是新陈代谢的中心器官，对环境中各种影响因子的改变应比较敏感，并且蛋白组成复杂，含量丰富，因此肝

5、脏常作为蛋白质组学研究的对象。陈炯等11发现镉胁迫下大黄鱼肝组织中运铁蛋白和铁调素基因表达有所变化，黄清育12等人发现镉诱导牙鲆后，肝脏组织表现L6个差异蛋白质斑点，并有质和量的变化趋势。这种趋势有望使双向电泳技术成为监测流动水体中镉污染程度的指示物。香鱼做为洄游性鱼类，盐度应激对该鱼的养殖意义重大，陈炯等人13基于双向电泳技术发现对不同盐度胁迫下香鱼载脂蛋白含量发生变化，从淡水养殖转移到海水，载脂蛋白AI在肝脏的表达明显减少，表明载脂蛋白AI可能参与香鱼渗透压调节，从而探索盐度环境改变下鱼类生理活性和适应机制。在盐度胁迫下，张鹭等14运用双向电泳技术寻找低盐环境压力下缢蛏血淋巴的小分子蛋白质

6、组差异，最后鉴定出6种蛋白，其功能涉及营养、基因表达及蛋白合成调控等方面，结果表明血淋巴在缢蛏防御体系中具有关键性作用。另外，周函韬15等人对不同盐度下文昌鱼肌肉进行双向电泳实验，鉴定出3个差异蛋白，分别与神经调节、基因表达和中胚层后期发育有关。针对文昌鱼进行的双向电泳实验在一定程度上填补了无脊椎动物的蛋白质组实验的空白。122与品种鉴别相关的研究大多数的品种识别都是依靠传统的方法，近几年来双向电泳技术在鱼类品种鉴定上多有一些报道，并且作为一种从分子角度进行鉴定的技术，双向电泳技术的结果较为可靠。TANG等16对鳜鱼SINIPERCACHUATSIL和鲢HYPOPHTHALMICHTHYSMO

7、LITRIXL的肌肉蛋白质组的差异进行了双向电泳分析，发现两者图谱差异较大，不能归为同一种属，为鱼类的种属鉴定提供了可靠的依据。此外，地理条件、环境因素也能引起同一种鱼类的蛋白表达差异，双向电泳能容易地判断同一品种鱼的来源和产地。在区分野生鲟鱼、养殖鲟鱼和腌制鲟鱼17的不同时，可以根据蛋白点含量及浓度的不同进一步准确鉴定三类鲟鱼。在遗传育种方面，双向电泳技术在农作物种子的优选中有研究报道，但在水产养殖中尚未报道。双向电泳有可能为水产养殖业中的苗种优选提供技术支持。123与病害相关的研究蛋白质组学在应用研究方面将成为寻找疾病分子标记和药物靶标最有效的方法之一2，相关研究多集中在人类的正常与病变细

8、胞蛋白质组差异显示方面18。在水产领域，苏静等19应用双向电泳技术，对病原菌感染的锯缘青蟹肌肉蛋白进行分析，最后获得三个差异表达蛋白，这对研究锯缘青蟹的抗病蛋白及其机制有重要的意义。ZUPANC等20研究小脑损伤3天后的成年硬骨鱼，筛选参与鱼类脑修复的候选蛋白，发现24个差异蛋白参与细胞的增殖、生存及神经轴突的萌发。YAO等21用双向电泳分析中国明对虾血浆中的精氨酸激酶AK，注射海带多糖45MIN后AK显著下降，3H后恢复，表明AK是明对虾血浆蛋白受刺激时变化最显著的蛋白之一。124与生长发育相关的研究蛋白质组学作为后基因组时代蓬勃发展的技术体系，可获得对组织发育等过程整体而全面的认识22。H

9、UANG等23采用蛋白质组的研究技术，对金鱼雌核发育眼睛形成期受精后26个小时的单倍体胚胎HE进行研究，以同时期二倍体胚胎DE为对照，研究分析得到了单倍体上未能被选择表达或表达受阻的一些与眼睛发育、神经发育、发育调控等相关的重要蛋白质，在蛋白质水平上初步解释了单倍体发育畸形的现象。张玲24,25等人在此基础上，对金鱼雌核发育尾鳍出现期进行实验，成功鉴定到了多个差异蛋白质。这些重要的差异表达蛋白质有的是与生长发育调控相关的蛋白质，有的是与神经发育相关的蛋白质，还有的参与着细胞的信号传导，为进一步阐明单倍体的异常发育机制奠定了良好的基础。2展望现有的生物监测技术侧重于研究各类生物有机体对重金属的富

10、集量和表达单一指示物的规律12，如RANALDI等以耳石为对象研究赤鲷幼鱼喂食及水环境CD情况26。而通过双向电泳技术对组织蛋白质组的分析，更为全面、直观的了解各种环境胁迫对动物组织蛋白质组的影响，并为进一步分析差异蛋白提供条件。一旦差异蛋白质点在双向凝胶电泳图谱上实现标准指纹化后，其图谱中的差异蛋白斑点的分布规律将成为水产经济动物在各种环境胁迫中的适应机制的指标，同时还可监测与评价流动水体中有毒物质的污染程度及危害性。目前,蛋白质组研究是从整体水平上研究一个细胞内的基因组所表达的全部蛋白质的最终功能的集合。所以，应从整体思路、技术策略、鉴定方法上围绕蛋白质整体功能构建一整套分析蛋白质结构与功

11、能技术体系，为进一步研究打下基础。参考文献1PENNINGTONSR,WILKINSMR,HOCHSTRASSEDF,ETALPROTEOMEANALYSISFROMPROTEINCHARACTERIZATIONTOBIOLOGICALFUNCTIONJTRENDSINCELLBIOLOGY,1997,741681732曾嵘,夏其昌蛋白质组学研究进展与趋势J中国科学院院刊,2002,31661693SHEPARDJL,BRADLEYBPPROTEINEXPRESSIONSIGNATURESANDLYSOSOMALSTABILITYINMYTILUSEDULISEXPOSEDTOGRADEDCO

12、PPERCONCENTRATIONSMARENVIRONRES,2000,504574634赵锐,纪建国,袁洪生,等兔肝金属硫蛋白亚型异构体的高效液相色谱分离与ESIMS,MALDITOFMS鉴定J高等学校化学学报,2002,236108610905黄琳,陈东仕,颜利,等在镉盐胁迫下用蛋白质组学技术筛选与鉴定海兔亚口腔神经节的差异蛋白质J高等学校化学学报,2009,3023143196董雷,蒋宁,周文霞,等快速老化模型小鼠海马蛋白质组学初步研究J高等学校化学学报,2007,2822742777叶能胜,张荣利,罗国安,等大鼠骨髓间充质干细胞分化过程的比较蛋白质组学研究J高等学校化学学报,2006

13、,2710188118868ZHUAJY,HUANGHQ,BAOXD,ETALACUTETOXICITYPROFILEOFCADMIUMREVEALEDBYPROTEOMICSINBRAINTISSUEOFPARALICHTHYSOLIVACEUSPOTENTIALROLEOFTRANSFERRININCADMIUMTOXICITYJAQUATICTOXICOLOGY,2006,7821271359LINGXP,ZHUJY,LINH,ETALPROTEOMICCHANGESINRESPONSETOACUTECADMIUMTOXICITYINGILLTISSUEOFPARALICHTHYSOLI

14、VACEUSJENVIRONMENTALTOXICOLOGYANDPHARMACOLOGY,2009,27221221810SILVESTREF,DIERICKJF,DUMONTV,ETALDIFFERENTIALPROTEINEXPRESSIONPROFILESINANTERIORGILLSOFERIOCHEIRSINENSISDURINGACCLIMATIONTOCADMIUMJAQUATICTOXICOLOGY,2006,761465811CHENJ,SHIYH,LIMYCHANGESINTRANSFERRINANDHEPCIDINGENESEXPRESSIONINTHELIVEROFT

15、HEFISHPSEUDOSCIAENACROCEAFOLLOWINGEXPOSURETOCADMIUMJARCHTOXICOL,2008,8252553012黄清育,朱金勇,陈盈盈,等双向电泳技术研究镉诱导后牙鲆肝的差异蛋白质组J厦门大学学报自然科学版,2008,47A02879013CHENJ,SHIYH,HUHQ,ETALAPOLIPOPROTEINAI,AHYPEROSMOTICADAPTATIONRELATEDPROTEININAYUPLECOGLOSSUSALTIVELISJCOMPARATIVEBIOCHEMISTRYANDHYSIOLOGY,2009,152219620114张鹭

16、,陈寅山,彭宣宪低盐压力下缢蛏血淋巴蛋白的比较蛋白质组学研究J吉林农业大学学报,2004,3272274,27915周函韬,高媛媛,叶枫,等不同盐度下文昌鱼肌肉的蛋白质组学研究J中国海洋生化学术会议论文荟萃集,2005,21021416TANGJZ,ZHANGDY,CHENGJ,ETALCOMPARATIVEANALYSISOFTHEAMINOACIDCOMPOSITIONANDPROTEOMICPATTERNSOFTHEMUSCLEPROTEINSFROMTWOTELEOSTS,SINIPERCACHUATSILANDHYPOPHTHALMICHTHYSMOLITRIXLJJOURNALOF

17、FISHERIESOFCHINA,2007,31336136817MARTINEZI,SLIZYTER,DAUKSASEHIGHRESOLUTIONTWODIMENSIONALELECTROPHORESISASATOOLTODIFFERENTIATEWILDFROMFARMEDCODGADUSMORHUAANDTOASSESSTHEPROTEINCOMPOSITIONOFKLIPFISHJFOODCHEMISTRY,2007,102250451018李林蛋白质组学的进展J生物化学和生物物理进展,2000,27322723119苏静,王桂忠,刘文杰,等锯缘青蟹对病原菌感染的急性反映功能蛋白质组J

18、厦门大学学报自然科学版,2005,44454956220ZUPANCMM,WELLBROCKUM,ZUPANCGKPROTEOMEANALYSISIDENTIFIESNOVELPROTEINCANDIDATESINVOLVEDINREGENERATIONOFTHECEREBELLUMOFTELEOSTFISHJPROTEOMICSAQUACULTURE,2006,6267769621YAOCL,WUCG,XIANGJH,ETALMOLECULARCLONINGANDRESPONSETOLAMINARINSTIMULATIONOFARGININEKINASEINHAEMOLYMPHINCHINE

19、SESHRIMP,FENNEROPENAEUSCHINENSISJFISHSHELLFISHIMMUNOL,2005,19431732922BLACKSTOCKWP,WEIRMPPROTEOMICSQUANTIATIVEPHYSICALMAPPINGOFCELLULARPROTEINSTRENDINBIOT,1999,173121L2723HUANGL,LIB,LUOC,ETA1PROTEOMECOMPARATIVEANALYSISOFGYNOGENETICHAPLOIDANDDIPLOIDEMBRYOSOFGOLDFISHCARASSIUSAURATUSPROTEOMICS,2004,412

20、3524324张玲,周新文,谢锦云,等金鱼雌核发育单倍体发育过程中的比较蛋白质组学研究J中国生物工程杂志,2008,288788325喻小燕,陈锋菊,谢锦云金鱼雌核发育单倍体胚胎不同发育时期差异蛋白质组学研究J怀化学院学报,2009,285465026RANALDIMM,GAGNONMMACCUMULATIONOFCADMIUMINTHEOTOLITHSANDTISSUESOFJUVENILEPINKSNAPPERPAGRUSAURATUSFORSTERFOLLOWINGDIETARYANDWATERBORNEEXPOSUREJCOMPARATIVEBIOCHEMISTRYANDPHYSIOLOGY,2009,1504421427