蜂王浆高产蜜蜂和意大利蜜蜂工蜂咽下腺磷酸化蛋白质组分析

摘要

蜂王浆是三日龄内幼虫和蜂王的主要食物，对受精卵发育成蜂王还是工蜂的级型分化起决定性作用，同时它还是一种天然的功能性营养品，对人类健康事业具有重要贡献。咽下腺是位于蜜蜂工蜂头部的一对外分泌腺体，是合成和分泌蜂王浆的主要腺体之一。蜂王浆高产蜜蜂（浆蜂）是我国从意大利蜜蜂（意蜂）选育而来的高产品系，使我国蜂王浆产量有了巨大的提高。尽管近年来从遗传学、蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学等领域对浆蜂的蜂王浆高产机理进行了研究，但浆蜂和意蜂咽下腺磷酸化蛋白质组的差异未见报道。因此，本研究采用基于液质联用的磷酸化蛋白质组学、非标定量和激酶预测等生物信息学方法对浆蜂和意蜂在哺育、采集两个时期的咽下腺磷酸化蛋白质组进行比较分析，以期阐明磷酸化蛋白质组对咽下腺发育和功能调控的分子机理，这对深入理解咽下腺发育和蜂王浆的高产机理具有重要意义。
　　在意蜂和浆蜂咽下腺中，分别鉴定到源于799和1280个磷酸化蛋白的1525和2555个磷酸化位点。通过比较不同发育时期咽下腺磷酸化蛋白质组，发现哺育时期浆蜂和意蜂咽下腺磷酸化蛋白激活了与蛋白合成直接相关的酰胺合成、肽段合成、翻译、RNA转运和核糖体代谢等通路，并且高表达的磷酸化蛋白与蛋白合成直接相关，说明此时期的蛋白质磷酸化加强了腺体的蛋白合成功能，促进蜂王浆的合成和分泌。采集时期浆蜂和意蜂咽下腺磷酸化蛋白不仅激活了蛋白合成相关的通路，还特异性启动了信号调节、对刺激反应等通路，不仅对采集时期咽下腺蛋白合成具有重要调控作用，还对信号传导具有调控作用。通过比较同一时期浆蜂和意蜂咽下腺磷酸化蛋白质组，发现在哺育时期，浆蜂和意蜂咽下腺高表达的磷酸化蛋白都与蛋白合成相关，此时蛋白磷酸化对浆蜂和意蜂咽下腺蛋白合成都具有正向的调控作用，促进蜂王浆的合成和分泌;而浆蜂咽下腺表达的特异磷酸化蛋白质参与调控细胞骨架组织、mRNA监测、GTP酶正调节等生物学进程，浆蜂采用特异的磷酸化蛋白组策略加强蛋白合成功能，促进蜂王浆的分泌。在采集时期，浆蜂特异性激活了细胞骨架生物进程和一系列GTP酶相关的通路，具有更高的分泌活性和更复杂的调控机制，并且高表达的磷酸化蛋白加强了蛋白合成功能，而意蜂咽下腺激活了剪接体、乙酰辅酶A合成等代谢通路，腺体分泌活性没有浆蜂高。另外通过激酶预测，在意蜂和浆蜂2个时期的咽下腺中共得到131个激酶，它们主要与Wnt、Hippo、AGE-RAGE、FoxO、MAPK信号通路和细胞间信号转导、蛋白磷酸化等生物进程相关，对咽下腺的发育、凋亡和代谢过程起重要的调控作用。
　　本研究比较了浆蜂和意蜂咽下腺在哺育和采集2个时期磷酸化蛋白质组的差异，初步探明了磷酸化蛋白质组调控咽下腺发育和进行哺育和采集行为的分子基础，在蛋白质翻译后修饰水平上进一步认识蜜蜂产浆生物学和我国优良蜂种蜂王浆高产的机理，发现的重要代谢通路和关键激酶为进一步研究咽下腺的发育和功能提供了理论依据。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 引言

1．1 蜜蜂咽下腺及研究进展

1．2 蜂王浆高产机理研究进展

1．3 磷酸化蛋白质组学研究进展

1．3．1 蛋白质磷酸化的类型与功能

1．3．2 磷酸化蛋白质的富集方法

1．3．3 蜜蜂磷酸化蛋白质组学研究进展

1．4 本研究的目的和意义

第二章 浆蜂和意蜂幼虫及成年蜜蜂咽下腺蛋白质组分析

2．1 材料和方法

2．1．1 主要化学试剂

2．1．2 主要仪器设备

2．1．4 蛋白提取

2．1．5 IMAC材料制备

2．1．6 磷酸化肽段富集

2．1．10 磷酸化位点确定

2．1．11 磷酸化肽段motif分析

2．1．12 磷酸化蛋白定量

2．1．13 磷酸化蛋白功能分类以及代谢通路富集

2．1．14 蛋白质互作网络分析

2．1．15 磷酸化肽段的激酶预测

2．2 结果

2．2．1 浆蜂和意蜂磷酸化蛋白、肽段、位点的整体情况

2．2．2 浆蜂和意蜂在哺育和采集时期磷酸化肽段的motif分析

2．2．3 意蜂哺育时期咽下腺磷酸化蛋白生物学进程和代谢通路富集

2．2．4 意蜂哺育时期咽下腺磷酸化蛋白互作网络分析

2．2．5 意蜂哺育时期咽下腺磷酸化蛋白的激酶预测分析

2．2．6 意蜂采集时期咽下腺磷酸化蛋白生物学进程和代谢通路富集

2．2．7 意蜂采集时期咽下腺磷酸化蛋白互作网络分析

2．2．8 意蜂采集时期咽下腺磷酸化蛋白的激酶预测分析

2．2．9 意蜂哺育蜂和采集蜂咽下腺核糖体磷酸化蛋白的覆盖和比较

2．2．10 意蜂哺育时期和采集时期咽下腺差异表达的磷酸化蛋白鉴定

2．2．11 意蜂差异表达的磷酸化蛋白的生物学进程和代谢通路富集

2．2．12 浆蜂哺育时期咽下腺磷酸化蛋白的生物生物学进程和代谢通路富集

2．2．13 浆蜂哺育时期咽下腺磷酸化蛋白互作网络分析

2．2．14 浆蜂哺育时期咽下腺磷酸化蛋白的激酶预测分析

2．2．15 浆蜂采集时期咽下腺磷酸化蛋白的生物生物学进程和代谢通路富集

2．2．16 浆蜂采集时期咽下腺磷酸化蛋白互作网络分析

2．2．17 浆蜂采集时期咽下腺磷酸化蛋白的激酶预测分析

2．2．18 浆蜂哺育和采集时期咽下腺核糖体磷酸化蛋白的覆盖和比较

2．2．19 浆蜂哺育和采集时期咽下腺差异表达的磷酸化蛋白的鉴定

2．2．20 浆蜂哺育和采集时期咽下腺差异表达磷酸化蛋白的生物学进程和代谢通路富集

2．3 讨论

2．4 结论

第三章 浆蜂和意蜂同一时期咽下腺磷酸化磷酸化蛋白质组分析

3．1 实验方法

3．2 结果

3．2．1 意蜂哺育时期和浆蜂哺育时期咽下腺核糖体磷酸化蛋白的覆盖和比较

3．2．2 意蜂和浆蜂哺育时期咽下腺差异表达磷酸化蛋白的鉴定

3．2．3 意蜂和浆蜂哺育时期差异表达的磷酸化蛋白的功能和代谢通路富集

3．2．4 意蜂采集和浆蜂采集蜂咽下腺核糖体磷酸化蛋白的覆盖和比较

3．2．5 意蜂采集蜂和浆蜂采集时期咽下腺差异表达的磷酸化蛋白的鉴定

3．2．6 意蜂哺育蜂和浆蜂哺育蜂差异表达的磷酸化蛋白的功能和代谢通路富集

3．3 讨论

3．4 结论

第四章 结论及展望

4．1 全文结论

4．2 创新之处及新发现

4．3 展望

参考文献

致谢

作者简历