家蠶體相關(guān)蛋白乙?；揎楄b定及其對(duì)蠶絲蛋白合成影響的研究.pdf

1、我們的祖先通過人工馴養(yǎng)和選擇將野蠶馴化為家蠶，將家蠶的產(chǎn)絲性能提高了約10倍。上世紀(jì)30年代，利用一代雜種優(yōu)勢又將蠶絲產(chǎn)量提高了近20％。至此以后，家蠶的產(chǎn)絲性能達(dá)到了頂峰，再也難以逾越，到目前為止還沒有革命性的突破?，F(xiàn)今，要取得新的突破必須從分子水平尋找家蠶絲蛋白合成的相關(guān)因素，并獲得絲蛋白調(diào)控的理論基礎(chǔ)，因此，絲蛋白合成的調(diào)控機(jī)制研究越來越受到人們的關(guān)注。本課題首次從蛋白翻譯后修飾角度研究了乙?；揎棇?duì)家蠶絲蛋白合成的調(diào)控及其對(duì)蠶絲

2、性能的影響，可為家蠶產(chǎn)絲性能的突破和蠶絲品質(zhì)的改良提供新的理論依據(jù)。
　　由于乙?；揎椏梢愿淖兊鞍踪|(zhì)功能，因此我們首先使用乙?；嚯母患cnano-HPLC/MS/MS結(jié)合，大規(guī)模鑒定了家蠶的乙?；M，首次從家蠶體中鑒定了342個(gè)乙?；鞍?，包含667個(gè)賴氨酸乙?；揎?Lysine acetylation，Kac)位點(diǎn)，乙酰化修飾的平均程度為1.9。含有5個(gè)以上Kac位點(diǎn)的乙?；鞍子?0個(gè)，含有11個(gè)以上Kac位點(diǎn)的高度乙酰

3、化蛋白有7個(gè)，大部分為營養(yǎng)儲(chǔ)藏蛋白和絲膠蛋白，如儲(chǔ)藏蛋白SP、卵黃蛋白(vitellogenin)和家蠶載脂蛋白(apolipophorin)以及絲膠蛋白2(sericin2，Ser2)。Kac位置偏好性分析發(fā)現(xiàn)存在5個(gè)顯著富集的Kac位點(diǎn)基序，分別為KH、KY、KF、K*F和F*K，占整個(gè)Kac位點(diǎn)的55.7％，且傾向位于蛋白的無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)中。功能分析表明，乙?；鞍字饕獏⑴c家蠶體內(nèi)的物質(zhì)與能量代謝，同時(shí)調(diào)控氨基酸的生物合成和存儲(chǔ)?？?/p>

4、之，家蠶體內(nèi)的物質(zhì)和能量代謝受到乙?；揎椀膰?yán)格調(diào)控，尤其是蛋白和氨基酸的生物合成和代謝。
　　幼蟲階段是家蠶唯一攝食階段，本階段家蠶務(wù)必儲(chǔ)藏足夠的營養(yǎng)以備蠶絲蛋白合成和后續(xù)發(fā)育的營養(yǎng)需要。上述研究表明，儲(chǔ)藏脂肪的載脂蛋白、30K蛋白和卵黃蛋白以及儲(chǔ)藏氨基酸的儲(chǔ)藏蛋白SP（含SP1、SP3和SP3）等4類營養(yǎng)儲(chǔ)藏蛋白存在大量的Kac位點(diǎn)。暗示乙?；{(diào)控可能為家蠶營養(yǎng)儲(chǔ)藏、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝的常規(guī)調(diào)控。發(fā)育期的蛋白表達(dá)譜和乙?；V進(jìn)一步證實(shí)

5、，SP的蛋白水平和乙?；皆诩倚Q5齡幼蟲前中期豐度較高，在后期和吐絲期含量較低。由于SP蛋白主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)藏氨基酸，因此5齡幼蟲前中期表達(dá)的大量SP蛋白及其儲(chǔ)藏的氨基酸可能為后期大量絲蛋白的合成提供氨基酸來源。同時(shí)研究表明，發(fā)育期SP蛋白的乙?；诫S蛋白水平的變化而變化，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)，乙?；较抡{(diào)的家蠶細(xì)胞中SP蛋白的含量急劇減少，因此，我們推測乙?；揎椇蚐P蛋白儲(chǔ)藏氨基酸的水解釋放和利用控制有關(guān)，乙?；揎椏赏ㄟ^調(diào)控氨基酸的供給

6、間接調(diào)控蠶絲蛋白的合成。結(jié)合其他營養(yǎng)儲(chǔ)藏蛋白在家蠶幼蟲發(fā)育期的乙?；V，我們證實(shí)家蠶營養(yǎng)儲(chǔ)藏類蛋白的高度乙?；赡馨凳玖艘环N新的調(diào)控家蠶營養(yǎng)貯藏和水解利用的新機(jī)制，這個(gè)機(jī)制和絲蛋白的合成相關(guān)。進(jìn)一步的分子機(jī)制研究表明，SP蛋白的賴氨酸乙?；揎椏膳c泛素化修飾競爭，導(dǎo)致蛋白泛素化水平下調(diào)，最終抑制泛素介導(dǎo)的蛋白酶體降解途徑，提高SP蛋白穩(wěn)定性和含量。因此，乙?；揎椏赏ㄟ^競爭泛素化位點(diǎn)調(diào)控營養(yǎng)儲(chǔ)藏蛋白的穩(wěn)定和水解，從而調(diào)控其所儲(chǔ)藏營養(yǎng)物質(zhì)

7、的儲(chǔ)存與釋放利用，最終影響和調(diào)控蠶絲蛋白的合成。綜上所述，家蠶5齡幼蟲前中期SP蛋白的乙?；揎椏赏ㄟ^競爭泛素化修飾導(dǎo)致蛋白大量積累，儲(chǔ)藏大量多余的氨基酸;幼蟲后期SP蛋白去乙?；瑢?dǎo)致蛋白劇烈降解并釋放其所儲(chǔ)藏的大量氨基酸以供絲蛋白的合成。乙?；揎梾⑴c了蠶絲蛋白的合成調(diào)控，是絲蛋白合成調(diào)控的新機(jī)制。
　　蠶絲表層覆蓋有絲膠蛋白，包括Ser1、Ser2和Ser3。我們首次通過質(zhì)譜鑒定Ser2蛋白存在20多個(gè)Kac位點(diǎn);發(fā)育期乙酰

8、化譜檢測進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Ser1和Ser3同樣存在高度乙?；揎?。根據(jù)淀粉乙?；蟮念惞虘B(tài)形態(tài)的變化，我們推測絲膠蛋白的高度乙?；兄谠鰪?qiáng)絲膠蛋白在蠶絲絲素纖維表層的附著力，這可能和絲膠蛋白乙?；系聂驶踉优c絲素纖維表層大量分布的酪氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸和絲氨酸等氨基酸側(cè)鏈的親水基團(tuán)形成氫鍵等弱相互作用有關(guān)。根據(jù)甲殼素在堿水熱處理下可去乙?；牟蝗艿娇扇艿男再|(zhì)轉(zhuǎn)變，我們推測皂堿法熱處理的蠶絲精練脫膠過程實(shí)際上

9、是一個(gè)絲膠蛋白去乙?；黾尤芙舛然蚱茐慕z膠蛋白與絲素表層氫鍵的過程，這為蠶絲精練脫膠工藝的改進(jìn)提供了新的理論依據(jù)。
　　最后我們研究了乙酰化對(duì)家蠶細(xì)胞和蠶絲合成的影響。首先采用去乙?；敢种苿㏕SA和乙?；敢种苿〤646分別上調(diào)和下調(diào)細(xì)胞乙?；?，證實(shí)乙?；降纳仙梢栽鰪?qiáng)細(xì)胞的抗凋亡能力。進(jìn)一步采用注射TSA或C646的方法處理家蠶5齡幼蟲，收集制備乙?；揎椥Q絲，力學(xué)測試表明，乙?；较陆悼蓪?dǎo)致蠶絲斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率

10、都有一定的下降，而乙?；缴仙龑?dǎo)致蠶絲的斷裂伸長率有一定的上升，但總體來說，乙?；瘜?duì)蠶絲的力學(xué)性能影響較小;紅外光譜分析顯示乙?；瘜?duì)蠶絲纖維的結(jié)構(gòu)影響也不大;XRD表征分析表明，乙酰化修飾蠶絲和對(duì)照蠶絲相比其結(jié)晶區(qū)較為穩(wěn)定，結(jié)晶結(jié)構(gòu)基本沒有發(fā)生變化，說明絲膠蛋白的乙?；瘍H僅只能改變絲膠的性質(zhì)，不會(huì)對(duì)蠶絲絲素纖維的結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響;掃描電子顯微鏡(SEM)觀察顯示，同樣脫膠條件下，乙?；揎椊M蠶絲的絲素表層附著一定的絲膠殘留，而乙?；?/p>