豬精子差異蛋白質組學在動物繁殖生物工程中的應用

李常紅

（白城師范學院 吉林 白城 137000）

蛋白質組是指由一個細胞或一個基因組、組織表達的所有蛋白質。蛋白質組隨著環境的改變而發生變化。蛋白質組學為蛋白質組上定量和定性的比較去鑒定影響生物學進程的細胞內機制[1]。

傳統上的蛋白質組學分析是采用定量分析眼研究蛋白表達。隨著后基因組時代的到來，蛋白功能分析被涵蓋進了蛋白質組學已經被考慮包括研究。功能蛋白質組學是系統蛋白分析一個新出現的領域，包含蛋白-蛋白交互作用以及生物學功能的詳盡信息[2]。在本文綜述中，闡述國內外在豬精子蛋白質組學上開展的研究，尤其是涉及到精子的基本生理學功能，以及展望蛋白質組學在動物繁殖生物工程中廣泛的應用前景。雖然已有一部分分精子蛋白被進行了初步的研究和鑒定，但是仍有大量數目的精子蛋白未被發現，其生理功能尚未被完全闡明。

經典的2-D凝膠電泳，是采取等電聚焦和十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）結合的方法，已經被列為分析高分辨率的蛋白質組的唯一方法[3]。這個方法可以分離表達在專有的細胞或者組織中的成千個蛋白。在豬生殖道第一次研究蛋白質組采用的就是2-D凝膠電泳[4]。

公豬精子對于活性氧(ROS)格外敏感是因為在質膜上存在高度富集的多不飽和脂肪酸類以及精子中段的細胞質內的不完全的酶抗氧化系統。漿膜上低水平的超氧化物岐化酶（SOD）以及缺乏谷胱甘肽過氧化酶（GPx）和過氧化氫酶表明了公豬精子難以適應去抵抗誘導的ROS的毒性作用。然而，這也可以通過硫磺的關鍵作用來代償，它包括抗氧化劑（L-谷胱甘肽和L-麥角硫因）、左旋維他命C以及精液的高抗過氧化活性的蛋白。

蛋白的功能促使研究者去尋找其作為生物化學標記，可以作為能育性潛力的一個診斷指標。采用2D電泳，Flowers的研究結果表明存在豬精液內的兩個蛋白(26 kDa,pI 6.2;55 kDa,pI 4.8)的生物學重要性，在精液中二者的高濃度（相對單位大于10）與高產子率（大于86%）和仔豬出生成活數（大于11）對應。Killian et al表明在牛精液內的糖蛋白在高到低的不返情率下不同 （兩種蛋白：26 kDa 6.2 pI；55 kDa 4.5 pI在高能育性的牛占優勢而另兩種蛋白：16 kDa 4.1 pI；16 kDa 6.7 pI在低于平均水平的繁殖力的牛中更加普遍）[5]。Peddinti等比較低繁殖力與高繁殖力牛的精子蛋白，發現了125個差異蛋白，并通過信號通路推測了與高繁殖力表型相關的分子標志。

功能蛋白質組學對于我們理解繁殖過程中精子蛋白功能具有極其重要的理論和現實意義，它能保證雄性繁殖力的評估以及檢測不同動物物種生殖道內蛋白表達的改變。

［1］Carbonaro M.Proteomics：present and future in food quality evaluation[J].Trends in Food Science and Technology.2004,15：209-216.

［2］Yanagida M.Functional proteomics;current achievements[J].Journal of Chromatography B.2002,771：89-106.

［3］G?rg A.Advances in 2D gel techniques[J].Proteomics：A Trends Guide.2000,7：3-7.

［4］Russell LD,Peterson RN,Hunt W,Strack LE.Posttesticular surface modifications and contributions of reproductive tract fluids to the surface polypeptide composition of boar spermatozoa[J].Biology of Reproduction.1984,30：959-978.

［5］Kilian GJ,Chapman DA,Rogowski LA.Fertility associated proteins in Holstein bull seminal plasma[J].Biology of Reproduction,1993,49：1202-1207.