蛋白質水解物在動物營養中的作用

楊桂華

摘 要：蛋白質組學是指從蛋白質序列、結構、相互作用、表達、定位以及修飾等方面對一種細胞或一種生物所表達的全部蛋白質進行研究。本文對蛋白質組學的主要研究內容、相關技術及其在動物營養中的應用進行了綜述。

關鍵詞：蛋白質組學;動物營養

隨著對生物學研究的不斷深入，研究人員發現，真正全面地了解基因問的功能關系必須在轉錄水平以及蛋白質水平。由于經過轉錄調節、RNA加工、蛋白質合成和修飾，細胞內的RNA和蛋白質含量是動態變化的。蛋白質組學不僅在蛋白質水平上直觀地揭示各蛋白質的功能，而且還可深入探討蛋白質的結構、相互作用及其在細胞中特定位置的豐度。

1 蛋白質組學的主要內容及技術路線

1.1序列和結構蛋白質組學蛋白質的序列和結構分析需要化學實驗和與相應核酸序列比較來實現。常用的方法包括利用抗體對蛋白質進行鑒定、化學降解法和質譜法。在實際中。往往需要聯用這些方法才能較完整地對蛋白質序列和結構進行鑒定。利用抗體可以鑒定一些或一類含有特定表位的蛋白質，其抗體識別技術包括親和色譜、免疫印跡和酶聯免疫吸附測定、免疫共沉淀和抗體芯片的開發。化學降解法主要有完全降解法和Edman降解法，其原理大致為利用化學反應降解打開蛋白質多肽鏈。利用逐步水解下來的氨基酸或多肽鏈對蛋白質進行測序。質譜法則是通過質譜儀對經化學法消化過的肽段混合物分析從而得到其質量，再查詢數據庫相關數據鑒定樣品中蛋白質的方法。

1.2表達蛋白質組學表達蛋白質組學用于分析蛋白質的豐度，包括分離復雜的蛋白質混合物、鑒定各個部分及其系統定量分析。常用表達蛋白質組學技術主要包括雙向凝膠電泳（2-DE）、用于蛋白質分離的多維液相色譜、用于蛋白質鑒定的質譜和圖像分析和用于蛋白質定量的質譜。

1.3相互作用的蛋白質組學相互作用的蛋白質組學主要研究蛋白質問遺傳和物理的相互作用以及蛋白質與核酸或小分子間的相互作用，包括分析蛋白質自身的功能和蛋白質在代謝通路、調控網絡及復合體中的作用，其關鍵技術包括酵母雙雜交系統和對蛋白質復合物進行分析的質譜技術。

1.4功能蛋白質組學功能蛋白質組學以細胞內某特定功能的蛋白質群體為研究對象，從而探究此功能相關蛋白質的作用機理。可以直接進行大規模蛋白質功能測定，主要技術即功能蛋白質芯片技術。

1.5蛋白質組學研究的一般路線蛋白質組學的支撐技術包括雙向電泳技術、計算機圖像分析與大規模數據處理技術以及質譜技術，其研究路線主要流程。首先從細胞、組織或者體液中提取蛋白質樣品，經過2-DE分離得到蛋白質表達圖譜。然后利用計算機軟件對圖像進行分析、定位、定量及尋找差異蛋白質點等。對于蛋白質點的鑒定可以采用膜轉印技術和以質譜為基本技術的蛋白質鑒定技術。前者通過轉膜，采用Edman等傳統生物化學方法分析，將分析結果輸入特定程序進行數據庫檢索實現對蛋白質的鑒定。后者則對膠上蛋白質點進行酶切，利用MALDI—TOF（matrixassistedlaserdesorptionion—ization—timeofflight）一MS（新型質譜技術）測定肽質量指紋圖譜（peptidemappingfingerprint，PMF），或者電噴霧串聯質譜（MSI—MS—MS）測定酶切肽段的肽序列，再經數據檢索實現蛋白質的鑒定。

2 蛋白質組學在動物營養中的應用蛋白質組學可與營養學相結合，確定某種營養成分對動物細胞或組織蛋白表達是否存在差異性，也能夠研究與代謝相關酶的作用及其豐度（Daniel，2002）。已經有通過蛋白質組學技術研究營養成分在動物胃腸道消化與吸收的報道。Tosco等（2005）在大鼠小腸中發現了胃腸調理素、儀一細絲蛋白和維生素D結合蛋白前體Marvin-Guy等（2005）報道，小腸中存在約80種未知功能的蛋白質。Alpefl等（2005）在體外用內毒素或病原菌處理大鼠小腸上皮細胞后，檢測到25種蛋白質的表達量上調、18種蛋白質的表達量下調。利用蛋白質組學技術，也可以對營養成分的代謝和調控機制進行分析。范麗華等（2007）通過對處于3個時期的牛蛙蝌蚪尾部肌肉進行雙向電泳研究，獲得了10個差異點并進行了質譜分析，得到了包括EGR2-XENLA（Krox-20）、RAP30和XLCOF22等牛蛙變態發育相關蛋白質在內的7個肽質量指紋譜數據，證明了牛蛙蝌蚪在變態發育過程中尾部肌肉主要起提供營養物質的作用。Edcardsson等（1999）給予高三酰甘油、高血糖和高胰島素的小鼠抗PPAR一特異拮抗劑.經過雙向電泳檢測出肝臟有14個與過氧化物酶體脂肪酸代謝相關蛋白質點表達上調，證明了PPAR一作為過氧化物酶體受體的重要作用。蛋白質組學與動物營養學的結合，有利于揭示營養素分子作用機制、發現分子生物標志物以及確定營養素添加量。Lametsch等（2004）比較屠宰后各時間點肌肉蛋白質變化并分離了23個差異蛋白質點，表明了肌動蛋白和一些代謝酶與屠宰后一段時間內肉質變化有關。且屠宰后肌肉中的肌動蛋白和肌球蛋白重鏈的降解與豬肉嫩度有關，經過進一步研究確定一鈣蛋白酶介導了肌原纖維蛋白的降解。Hwang等（2005）對比貯存在-3℃和-6oC豬肉組織，得到了包括肌球蛋白輕鏈I型、結合蛋白和肌鈣蛋白T等在內的27個與肉質指標變異顯著相關的差異蛋白質。由此提示可以通過蛋白質組學技術進行分析和檢測不同營養成分對畜禽的作用。于忠娜等（2007）也報道，可利用雙向電泳技術檢測奶牛飼料中的轉基因豆粕。

3 結論

雖然蛋白質組學實驗費用大且技術還有待完善，但其在系統生物學研究中的作用十分重要。隨著相關技術的改進和研究的深人，蛋白質組學會被更多地應用于解決具體的科研問題.對動物營養學產生巨大的推動作用。