中国对虾蛋白质组学研究

另一 方面是 对蛋白 质组功 能 模 式（ 目 前主 要 集中在蛋白 质相 互作 用网 络功能 关系） 的 研究（ Ｄ ｕ ｔ ｔ Ｍ Ｊ ， Ｌ ｅ ｅ Ｋ Ｈ ； 加ｃ ｏ） ． 对蛋白 质组组成成分的分析鉴定是 蛋白 质组学中的 与基因 组学相 对应的主要内 容。 它要求实 现 所有蛋白 质的分离、 鉴定 及其图 谱化。双向凝胶电 泳和质谱技术是当前分离鉴定蛋白 质的两大支柱技术。 通过分析一 个蛋白 质是否跟功能己 知的蛋白 质相互作用可得到揭示其功能的线索。 利用大规 模酵母双杂交 系统． 建立相互作用的网 络图． 是目 前蛋白 质组学领域的 研究热点． １ ． ３ 蛋白质组学的 研究愈义及应用前景 众所周知， 庞大的人类基因组计划己 经取得了巨大的 成功， 几个物种的基因组测序已 经完成， 随着大
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学研究是基因组研究的深化和必然，基因组研究是蛋白质组研究的基础和前提。
中国 科学院海洋研究所海洋动物生殖与遗传工程课题组， 与华大基因 研究中 心合作，目 前己 测完中国 对虾Ｅ Ｓ Ｔ 序 列１ ０ ， ４ ４ ６ 个， 并 进行相应的 信息处 理工作， 从中 分析 鉴 别出 与 抗病相 关的 基因２ ３ 个， 为 进一 步开展对虾抗病相关功能蛋白质组学研究．莫定了基础．同时在对虾基因组工作的基础上，对中国对虾的 功能蛋白 质组学的研究开展了 一些工作，目 前在中 国 对虾的性别差异蛋白 质组学、 免疫相关因子蛋白 质组 学等方面取得了一定的 进展， 有了 较好的工作基础， 为进一 步开展中国 对虾免疫相关因子蛋白 质组学研究． 提供了良 好的技术支持和保障． ３ 中国对虾蛋白质组学研究内容 我们的研究主要选取了不同 生长发育时期及人工感染后的中国 对虾为实验对象，重点对与中国对虾免 疫、 性控和生长相关的 功能蛋白 质组学进行研究。 对中国 对虾精子的顶体反应、 卵 子橄活及多倍 体诱导以 及血液的蛋白质组学进行研究． ３ ． １ 免疫相关蛋白质组学研究 对虾免疫相关因子的 研究是近年来研究的热点， 在对虾抗菌肚、酚氧化酶原系统、 凝集素、 溶菌酶等 多 种相关因子的分子生物学和生理生化的 研究中都有 相关 报道。 由 于 对虾的免疫反应是一个系统的联动效 应， 因此从蛋白 质组学角度研究对所有至少是大多数免疫相关因子在免疫反应中的变化进行研究， 会对对 虾的免 疫反 应及棉衣机理有一全面的认识， 最终通过生物信息学技术将对虾的荃因 组学与蛋白 质组学 研究 成功溶为一体。 我们目 前主要进行了中国 对虾血浆及血细胞的 基本蛋白 质组二维电 泳图 谱的构建， 并通过 Ｌ Ｃ ／ Ｍ Ｓ 技术对 对虾血桨的 主要蛋白 质进行分离坚定， 并 成功 定 性了 中国 对虾的 血蓝 蛋白 ， 其与 蛋白 质组数 据库中凡纳对虾血蓝蛋白有很高的同源性． ３ ． ２ 性别相关蛋白 质组学 研究 性别相关蛋白 质组学研究主要包括早期胚胎性别 分化、 精子、 卵 子以及与性别决定相关的蛋白 质组学 研究。 其中以 性别决定和性控研究受到广泛关注。由于 绝大多数甲 壳动物没有明显的性染色体， 促雄腺被 认为是甲 壳动物性别分化的 最主要的决定因子． 促雄腺的移植或切除可以改变幼体的 性别。 虽然甲 壳动物 的性别是由 遗传决定的， 但外界的因素比 如寄生、 光周期、 温度或激素 可以改变其性比．由于大多数养殖 的甲 壳动物雌雄性之间有体重和体长的差异，在水产养殖中 可以 利用这些特征 进行全雌或全雄种苗的生 产．以 提高产量和效益。促雄腺在甲壳动物的性别分化中 起着重要作用， 但促雄腺只是性别决定的结果， 而非性别决定的原因，因为促雄腺是有与性别决定相关的基因所表达的．在促雄腺形成之前水产养殖 研讨会论文集
中国对虾蛋白质组学研究
吴长功 吴闯 相建海
（ 中国科学院海洋研究所 青岛 ２ ６ ６ ０１ ）
摘要 文章综述了蛋白 质组学的产生背景及进展，并对中国对虾蛋白 质组学研究中的部分成果进行总 结． 蛋白 质组一词最早由 澳大利亚学者ｗｉ ｕ ｄ ｎ ｓ 等于 １ ９ ９ ４ 年提出，指的是由一个基因组或一个细胞、 组 织表达的所有的蛋白质．中国对虾蛋白 质组学研究是在中国对虾基因组学研究的基础上开展起来的，目 前己 测完中国对虾 Ｅ Ｓ Ｔ序列 １ ０ ， ４ ４ ６ 个．并进行相应的信息处理工作，从中分析鉴别出与抗病相关的基 因２ ３ 个，为 进一步开展 对虾抗病相关功能蛋白 质组学研究， 奠定了 基础。在中国对虾蛋白 质组学研究 中 优化了 中国 对虾梢子、 卯 子及血液的蛋白 质组二维电泳条件． 得到 重复性好、 分辨率 较高的二维电 泳 图谱，并对血浆中的对中国对虾血蓝蛋白、溶菌酶等进行了质谱和生物信息学初步鉴定． 初步建立了中 国对虾蛋白质组学研究方法。 １ 蛋白质组学研究背最与进展
量Ｄ Ｎ Ａ序列数据的不断涌现， 人们惫识到仅仅命基因组的序列来试图阐明生命现象是远远不够的。 因此， 研究重心己 经开始从揭示生 命的所有遗传信息转移到在分子整体水平对功能的 研究上。 生命科学已 实质性 地跨入了后基因组时代．蛋白 质是基因的表达产物， 针对疾病、环境刺激、 胚胎发育以 及衰老，一个基因 产物的合成率、降解率、功能完成、翻译后修饰程度、亚细胞水平的分布以及与其它细胞成分的相互作用
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分化已经开始， 促雄腺只是在雄性性腺发育和第二性征的形成中发挥作用。 有关甲壳动物性别决定的机制 目 前仍不能清楚。 目前我们主要对中国对虾精子的蛋白质组学进行初步研究， 通过将精子反复冻融 ２ － ３ 次， 使细胞破裂， 然后加入高离子强度的裂解液使细胞裂解， 再用超声波进行破碎， 而后采用丙酮一三氯乙酸法抽提蛋白质 抽提物再用低离子强度裂解液溶解，即可直接加样。目 前己经获得图象清晰、 分辨率较高的 ＿ 维电泳蛋自 质图谱 （ 图１ ） ，为进一步的研究奠定了基础。
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图 １ 中国对虾雄虾精荚中的精子双向电 泳高斯模型图 ３ ． ３ 生长发育相关蛋白 质组学 研究 生长发育 相关蛋白 质组学 研究是中国 对虾蛋白 质组学研究的另一重要内 容， 一是胚胎发育时期与器官分 化相关的蛋白 质组学研究， 二是生长过程中与蜕皮、 生长和性腺发育有关的蛋白 质组学研究。 后者的研究将 对对虾的繁殖调控和生长控制有重要意义。目 前国内外没有相关研究的报道。 ３ ． ４ 中国对虾蛋白质组相关信息库的建立及生物信息学研究 中国 对虾蛋自 质组相关信息库的建立及生物信息学研究，目 前尚 属空白，有关方面的工作尚在进行中。 ４ 中国对虾蛋白质组学研究存在的问题 ４ ． １ 研究墓础 中国 对虾蛋白 质组学研究与其它海洋生物蛋白 质组学研究一样， 缺乏足够信息量的数据库， 而且海洋生 物基因组学和生物信息学的研究也是处于起步阶段， 有关蛋白质的分离纯化工作也远远不够，目 前对虾中研 究比较深入的蛋白质主要有卵黄蛋白、 血蓝蛋白以及与生长和免疫相关的几类蛋白 质， 因此中国对虾蛋白质 组学研究可以说是任重道远。这也是海洋生物蛋白 质组学研究面临的共同难题。 ４ ． ２ 应用前景 勿容质疑， 蛋白 质组学研究在生命科学、 尤其是医学研究中具有广阔的应用前景，目 前己 经用十某些的 早期诊断、 新特药的研发等。 在海洋生物学领域尤其是在海洋药原生物学的研究中将会起到巨大的推动作用 功能蛋白质组学的研究将在水产养殖动物免疫机理研究和疾病控制以及生长发育的人工调控的研究中起到
蛋白 质组 学（ Ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｏ 而 ｃ ｓ ） 是 在 人 类基因 组 计 划的 全面 推 进和 十 余 种 模式 生 物 基因 组全 序 列 测 定 的 完 成 后．
从揭示生命的所有遗传信息转移到在整体水平上对生物功能的研究的必然结果。 蛋白 质组是指一个基因组表达 的 所有蛋白 质． 基因组学、蛋白 质组学和生物信息学的 研究三位一体， 是医学和生命科学研究的 先端。 蛋白 质组学的研究己 成为生命科学研究的热点．国际上继澳大利亚 １ ９ ９ ５年首先成立蛋白 质组学实验 室后，己 有美国、 丹麦、 瑞士、 英、 法、日、 瑞典、意大利、 德国等十几个国家先后成立了蛋白 质组学实 验室或研究所， 使该领域的研究取得突飞 猛进的发展． 中国国家自 然科学基金委员会己 将“ 蛋白 质组研究” 作为重大项目立项。中科院上海生化所、军事医学科学院等研究机构己开展蛋白质组学的研究，并得到国 家杰出青年基金或重大项目 的资助。 在海洋生物学领域蛋白 质组学研究己引起人们越来越多的重视， 但相 关的工作尚未见报道。 １ ． ２ 蛋白质组学的 研究内容及手段 总体上看，蛋白质组研究可分为两个方面．一个是对蛋白 质组表达模式 （ 或蛋白 质组组成）的研究，
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是非常重要的。蛋白 质组分析将为此提供有意义的 数据信息 （ 贺福初，１ ９ ９ ９ ） ．生命现象的复杂性使单一 的生命学科不足以也不可能揭示生命机制的全貌。生理、 病理、生物物理及生物医学工程等涉及到的生物 学行为和功能是与其执行者— 蛋白质密不可分的。因此，蛋白质组学也将促进其它学科的发展． 无论 在基 础和应用 研究方面， 蛋白 质组学都 具有广 泛和明 确的 应用 前景。 （ １ ） 在 基础研究方 面， 近两年 来蛋白 质组研究技术己 被应用到各种生命科学 领域， 如细胞生物学、 神经生物学等． 在研究对象上， 覆盖 了 原核微 生物、 真核微 生物、 植 物和动物等范围 （ Ｐ ａ ｎ ｄ ｅ ｙ Ａ ， ｅ ｔ ． ａ ｌ ： ２ ０ ０ ０ ） ， 涉及到各 种重要的 生 物学 现象， 如信号转导、 细胞 分化、 蛋白 质折叠等等。在未 来的 发展中， 蛋白 质组 学的 研究领 域将更加广 泛。（ ２ ） 在 应用研究方面，蛋白 质组学将成为寻找疾病分子标记和药物靶标最有效的方法之一 在对癌症、早老性痴
１ ． １‘ 蛋白 质 组学 产 生
蛋白 质组 （ Ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｏ ｍ ｅ ）一词最早由澳大利亚学者 ｗｌ ｋ ｉ ｎ ｓ 等于 １ ９ ９ ４ 年提出，指的是由一个基因组或一 个细胞、组织表达的所有的蛋白质。与过去将大盈时间花在某个特定的蛋白质上不同，蛋白质组学 （ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｏ ｍ ｉ ｃ ｓ ） 是在蛋白 质水平上定量、 动态、整体性地研究生物体．同基因组学一样， 蛋白 质组学不是 一个封闭的、 概念化的、 稳定的知识体系，而是一个领域， 它旨在阐明生物体全部蛋白 质的表达模式及功 能模式，其内容包括蛋白质的定性鉴定、 定量检侧、细胞内定位、 相互作用研究等， 最终揭示蛋白质功能， 是基因 组。 Ｎ Ａ序列与基因功能之间的桥梁．