現(xiàn)場(chǎng)藻華爆發(fā)期間東海原甲藻細(xì)胞周期定量蛋白質(zhì)組學(xué)研究.pdf

1、東海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）是中國(guó)近海主要有害藻華種，幾乎每年都會(huì)引發(fā)大規(guī)模的有害藻華，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)、海洋生物資源和水產(chǎn)養(yǎng)殖造成了嚴(yán)重威脅，并且影響公眾健康。盡管目前對(duì)東海原甲藻藻華形成的海洋學(xué)和生態(tài)學(xué)機(jī)制開展了大量研究，但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)藻華形成過程中東海原甲藻細(xì)胞生長(zhǎng)調(diào)控的分子機(jī)制知之甚少。
　　本論文以現(xiàn)場(chǎng)東海原甲藻藻華為研究對(duì)象，運(yùn)用基于質(zhì)譜的定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)-iTRAQ（isobaric ta

2、gs for relative and absolute quantitation）技術(shù)，并結(jié)合相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，比較研究了現(xiàn)場(chǎng)藻華細(xì)胞不同細(xì)胞周期時(shí)相的蛋白質(zhì)表達(dá)譜，確認(rèn)、鑒定了差異表達(dá)蛋白，分析了細(xì)胞周期進(jìn)程中重要功能蛋白的差異表達(dá)及其參與的生物學(xué)過程，從蛋白質(zhì)組角度探討了現(xiàn)場(chǎng)甲藻細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)理和藻華爆發(fā)的分子機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)光學(xué)顯微鏡和浮游植物色素表征結(jié)果表明，藻華爆發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的主要物種為東海原甲藻。藻華現(xiàn)

3、場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的東海原甲藻的細(xì)胞周期時(shí)相一致，均在24小時(shí)內(nèi)完成一個(gè)完整的細(xì)胞周期，且每個(gè)細(xì)胞周期時(shí)相持續(xù)時(shí)間相同，表明藻華的爆發(fā)并不是細(xì)胞異常增殖的結(jié)果，而可能是細(xì)胞生長(zhǎng)累積和聚集的結(jié)果。此外，細(xì)胞密度、色素含量和營(yíng)養(yǎng)鹽濃度等在一個(gè)細(xì)胞周期內(nèi)也呈現(xiàn)較大的波動(dòng)趨勢(shì)，可能與不同細(xì)胞周期細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的生物學(xué)過程相關(guān)。
　　(2)本研究鑒定到6，118個(gè)高可信度蛋白質(zhì)，其中兩個(gè)特有肽段及以上的蛋白質(zhì)有2，595個(gè)，它們主要參與碳水化合物代

4、謝、氨基酸代謝、翻譯、折疊分選降解和能量代謝等過程。不同細(xì)胞周期時(shí)相的蛋白質(zhì)表達(dá)譜的比較研究發(fā)現(xiàn)，在G1期，細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的主要生物過程包括碳水化合物、能量代謝和氨基酸代謝;在S期和G2/M期，細(xì)胞則主要進(jìn)行DNA復(fù)制和修復(fù)、泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解與蛋白質(zhì)合成等過程。這些過程隨細(xì)胞周期時(shí)相時(shí)序性表達(dá)，它們的協(xié)同作用確保了細(xì)胞增殖和各種代謝活動(dòng)的正常進(jìn)行。
　　(3)本研究鑒定到8種在不同細(xì)胞周期時(shí)相存在表達(dá)差異的細(xì)胞周期相關(guān)蛋白，它們?cè)?/p>

5、調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)程中起重要作用。其中CDK2、CDC48、CDC37、PCNA和E3s在S期表達(dá)量最高;DIP13的表達(dá)量在M期達(dá)最大值。在G1中期(Gm)，CDK2、FtsH和D1P13的表達(dá)量最低，而Skp1和MAPK的表達(dá)量最高;在G1前期(Ga)和后期(Gp)這些蛋白質(zhì)的表達(dá)量差異不大。CDK2作為參與細(xì)胞周期調(diào)控的重要內(nèi)源性分子首次在甲藻細(xì)胞中被鑒定到。
　　(4) Gm是現(xiàn)場(chǎng)海區(qū)光照強(qiáng)度和海水溫度最高的一個(gè)時(shí)期。相比于其

6、它四個(gè)時(shí)期，該期細(xì)胞中有52個(gè)蛋白質(zhì)的表達(dá)顯著上調(diào)，128個(gè)蛋白質(zhì)的表達(dá)顯著下調(diào)，它們主要參與復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、修飾及蛋白質(zhì)降解，能量代謝、碳水化合物代謝和氨基酸代謝等過程。此外，與實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的東海原甲藻相比，Gm期細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的主要生物學(xué)過程存在一定的差異:ABC轉(zhuǎn)運(yùn)、ROS清除防御機(jī)制和光能捕獲等過程高表達(dá);而轉(zhuǎn)錄、翻譯、蛋白質(zhì)修飾和降解、脂肪酸合成、丙酮酸代謝、嘌呤核苷酸循環(huán)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等低表達(dá)。這些過程的差異表達(dá)可能是細(xì)胞對(duì)現(xiàn)場(chǎng)