有毒鏈狀亞歷山大藻定量蛋白質組學研究.pdf

1、亞歷山大藻是一類在海洋中廣泛分布的、能夠合成麻痹性貝類毒素(Paralyticshellfish toxins，PSTs)的甲藻。近二十多年來，由亞歷山大藻引起的有害（毒）藻華呈全球化拓展的態(tài)勢，發(fā)生頻率增加、規(guī)模擴大、危害加劇，由亞歷山大藻造成的麻痹性貝毒中毒(Paralytic shellfish poisonings，PSPs)事件已經(jīng)成為一個全球性的環(huán)境和健康問題，嚴重威脅到海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、海洋生物資源的可持續(xù)利用和人們的生

2、命財產(chǎn)安全。盡管針對甲藻PST開展了大量工作，但由于甲藻龐大的基因組及復雜的基因結構，目前我們對甲藻的產(chǎn)毒機理仍知之甚少。
　　本論文以有毒鏈狀亞歷山大藻（Alexandrium catenella）為研究對象，運用基于質譜的定量蛋白質組學技術—iTRAQ(isobaric tags for relative and absolutequantitation)技術，并結合甲藻轉錄組數(shù)據(jù)，比較研究了A.catenella有毒野生株(

3、ACHK-T)與無毒變異株(ACHK-NT)蛋白質組、ACHK-T不同產(chǎn)毒時期蛋白質組以及細胞代謝抑制劑秋水仙素處理前后ACHK-T和ACHK-NT蛋白質組，鑒定、篩選差異表達蛋白，確認參與毒素合成的蛋白質及相關的生物學過程，探討亞歷山大藻PST合成的分子機制。取得的主要研究結果如下:
　　(1)運用iTRAQ定量蛋白質組學技術結合相應的轉錄組數(shù)據(jù)比較研究了正常培養(yǎng)條件下ACHK-T和ACHK-NT蛋白質組的差異表達。從A.cat

4、enella中鑒定到3，488個蛋白質，其中185個為差異表達蛋白:106個在ACHK-T中顯著高表達，79個在ACHK-NT中顯著高表達。ACHK-T中高表達的蛋白質主要參與碳水化合物代謝、氨基酸及嘌呤合成、蛋白質代謝等過程，包括轉錄、翻譯、翻譯后修飾、降解等;而ACHK-NT中高表達的蛋白質主要參與葉綠體、過氧化物酶體以及線粒體中的一些過程，包括光合作用、光呼吸、脂肪酸合成及β氧化、乙醛酸循環(huán)以及活性氧代謝等。這些生物學過程的差異表

5、達表明，ACHK-T及ACHK-NT在碳和能量利用策略上存在差異，這可能與兩者不同的產(chǎn)毒能力相關。此外，在A.catenella的蛋白表達譜中鑒定到了7個PST合成相關蛋白的21個同系物，但這些蛋白質的表達量在ACHK-T和ACHK-NT之間沒有顯著差異，產(chǎn)毒相關蛋白可能并非毒素合成過程所特有;
　　(2)流式細胞及毒素分析結果表明，ACHK-T在一天內(nèi)完成一個完整的細胞周期且PST合成主要發(fā)生在G1期末期的兩小時內(nèi)。對ACHK-

6、T不同產(chǎn)毒時期細胞蛋白質組的差異表達分析表明，PST合成可能與蛋白質翻譯和葉綠素合成相關。此外，從7，232個鑒定蛋白質中共篩選到包括sxtA在內(nèi)的9個PST產(chǎn)毒相關蛋白的42個同系物。但定量結果表明，在毒素合成最快的時間段內(nèi)，除了參與毒素合成過程調(diào)控的ompR蛋白質外，其它產(chǎn)毒相關蛋白的表達量均沒有顯著變化。甲藻PST合成過程的調(diào)控機制可能與藍藻類似，參與毒素合成過程的蛋白質可能存在翻譯后水平的調(diào)節(jié);
　　(3)秋水仙素處理顯著

7、影響了A.catenella的細胞結構、活性氧代謝、蛋白質代謝、碳水化合物代謝、生物發(fā)光以及葉綠素合成等過程。此外，秋水仙素處理也顯著影響了A.catenella細胞中多個氮代謝相關蛋白以及細胞周期調(diào)控蛋白的表達，它們的共同作用將A.catenella抑制在了細胞周期的G1期。但在氮的吸收利用方面，ACHK-T和ACHK-NT對秋水仙素處理具有不同的響應機制。秋水仙素處理后ACHK-NT中參與氮代謝的谷氨酰胺合成酶的表達量顯著下調(diào)。但在