人参蛋白质组学、多肽组学和糖基化修饰的初步研究

• 作 者: 李潇影
• 出 处: 吉林大学
• 发表日期: 2020年08期
• 关键词: 人参 人参皂苷 蛋白质组学 肽组学 糖基化修饰 质谱

人参作为世界上使用最广泛的草药之一,是一种珍贵且古老的药用植物,皂苷是人参的主要活性成分。但是,在缺乏基因组信息的情况下,对人参蛋白质组学的研究报道仍然较少。随着人参基因组测序的逐渐完成,蛋白质组学的分析方法已逐渐应用于人参的蛋白成分研究。本文主要对人参的根部和茎叶组织进行蛋白鉴定和功能分析。首先,通过LC-MS/MS分析系统地优化了人参蛋白的提取方法并简要分析人参不同组织中高丰度蛋白的功能活性。其次,通过二维色谱法分离蛋白组分并进行质谱检测,比较人参茎叶和根部蛋白质组的功能区别。最后,分别提取了人参茎叶和根部样品中的糖基化肽段和内源性肽,并进行功能化的分析。蛋白质组学鉴定结果显示,从人参根部和茎叶样品中分别鉴定出2732和3608个蛋白,这是目前为止所鉴定出的最大数目。对差异蛋白的功能分析和KEGG代谢途径分析则直观显示出人参根部和茎叶之间的功能区别。通过对人参皂苷合成相关功能蛋白的深入分析和皂苷生物合成的空间研究,我们发现UDP-糖基转移酶和细胞色素P450酶在人参茎叶中鉴定出的种类数远远多于根部这一人参的主要活性部位,这表明人参皂苷的合成与修饰可能更多的在茎叶中进行,然后转运至根部储存。对人参组织样品的糖基化进行了初步的研究。结果显示,共鉴定出23种糖蛋白以及对应于23种肽骨架的44条糖肽,随后总结了人参根茎N-糖基化样品中的糖肽序列、对应糖蛋白以及相应的糖组成,并讨论了糖肽序列中糖基化位点处氨基酸残基分布的差异性,最后分别对前体蛋白的分子功能以及鉴定的糖肽数目进行整理,并对糖基化程度较高且在根茎样品中均鉴定到的功能蛋白进行分析。人参样品不同组织的多肽组学分析结果显示,从茎叶和根中分别鉴定出653和970条内源性肽段,分别对应了219和228个蛋白。对鉴定结果进行肽段层面和前体蛋白层面的分析,显示根茎内源性肽的分子量分布趋势相似,但剪切位点处氨基酸残基的分布具有较大的差异性,这取决于人参组织中丰富多样的蛋白酶的作用。并且,根茎中内源性肽所对应的前体蛋白在功能上有很大差异,这与根茎组织在人参生长过程中发挥的主要作用息息相关。本文系统的检测了人参中蛋白的组成,对人参不同组织中主要蛋白的生物功能和代谢活动进行了分析,并研究了其中的糖基化修饰和内源性肽的分布,在蛋白层面对人参的组织活性和皂苷的生物合成以及运输提供新的理解。