小黑杨花芽和叶芽糖基化蛋白质组学研究

摘要

糖基化修饰是一种蛋白质翻译后修饰方式，它影响蛋白质结构、定位和生物活性等。糖基化蛋白质在植物生长发育、受精识别、抗性防御等多种生物学过程中起到作用。一些研究表明植物细胞壁蛋白质存在糖基化修饰，但植物体内大规模糖基化蛋白质分离与鉴定报道甚少。杨树作为一个重要的木本模式植物，本研究开展小黑杨花芽和叶芽的糖基化蛋白质分离与鉴定，得到的主要结果如下所述。
　　通过ConA-WGA-PNA-Jacalin植物凝集素亲和层析，分离小黑杨雄花芽、雌花芽和叶芽3种组织的糖基化蛋白质。运用shotgun总蛋白质的质谱鉴定技术，鉴定分离的糖基化蛋白质，得到小黑杨雄花芽、雌花芽和叶芽糖基化蛋白质数量分别为199、175和166个。比较雄花芽、雌花芽和叶芽被鉴定的蛋白质信息显示:41个蛋白质在雄花芽、雌花芽和叶芽中均被识别，只在雄花芽、雌花芽或叶芽单一组织被识别的蛋白质分别为75、33和47个;综合这3种组织中被分离鉴定的蛋白质，共得到255个不同的蛋白质。
　　蛋白质的功能分类显示，255个糖基化蛋白共分为10个聚类，主要参与细胞壁合成与代谢、氧化还原、蛋白质降解、信号传递、脂类代谢等生物途径。蛋白质数量排名前4的功能聚类依次是细胞壁合成、修饰和碳水化合物代谢(33％)、氧化还原(22％)、蛋白质降解(12％)和信号传递(10％)。我们分离鉴定的糖基化蛋白质功能分类模式，类似于拟南芥细胞壁蛋白质组的功能分类特征，这种吻合初步暗示植物细胞壁蛋白很可能需要被糖基化修饰，并且糖基化修饰可能是细胞壁蛋白正常分子功能所必需的。
　　为了评价分离与鉴定的糖基化蛋白质，运用相关的生物信息软件对255个糖基化蛋白进行N-糖基化位点和信号肽分析。226个糖基化蛋白存在多个N-糖基化位点，占糖基化蛋白组89％。189个糖基化蛋白具有信号肽，占糖基化蛋白组74％。这一分析结果表明，分离与鉴定的小黑杨花芽和叶芽组织糖基化蛋白具有较高的可靠性。
　　蛋白质的亚细胞定位和跨膜结构域的分析显示:83％糖基化蛋白涉及到分泌途径，定位于细胞壁、细胞膜、内质网和液泡的糖基化蛋白数量分别53％、18％、8％和6％，还有15％的糖基化蛋白定位在细胞内其他部位。此外，34％糖基化蛋白具有跨膜结构域。这一结果显示，我们识别的糖基化蛋白主要是植物的细胞壁蛋白。
　　我们的工作是一次较大规模地分离与鉴定木本植物总糖基化蛋白质组，糖基化蛋白质的功能分类、定位分析等信息初步显示杨树细胞壁蛋白普遍存在糖基化修饰。这些数据为今后鉴定植物细胞壁蛋白糖基化修饰的分子作用，提供了重要基础。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 蛋白质糖基化修饰的方式

1．2．1 蛋白质糖基化修饰类型

1．2．2 糖链结构

1．3 蛋白质糖基化修饰的作用

1．3．1 糖基化修饰对蛋白质结构的影响

1．3．2 糖基化修饰对蛋白质定位的影响

1．3．3 糖基化修饰对蛋白质活性的影响

1．4 蛋白质糖基化在植物中的研究进展

1．4．1 植物中蛋白质糖基化修饰的类型

1．4．2 糖基转移酶

1．4．3 植物中几类典型的糖基化蛋白质及其功能

1．5 本课题研究的目的、主要内容和意义

2 小黑杨花芽和叶芽糖基化蛋白质组学研究

2．1 材料

2．1．1 植物材料

2．1．2 实验试剂

2．1．3 缓冲液的配制

2．1．4 主要实验仪器

2．2 试验方法

2．2．1 小黑杨花芽和叶芽组织总蛋白质提取

2．2．2 凝集素亲和层析糖基化蛋白质

2．2．3 SDS-PAGE检测糖基化蛋白质的质量

2．2．4 Shotgun法鉴定糖基化蛋白质

2．2．5 生物信息学分析

2．3 结果与分析

2．3．1 小黑杨花芽和叶芽糖基化蛋白质的分离

2．3．2 小黑杨花芽和叶芽糖基化蛋白质的鉴定

2．3．3 小黑杨花芽和叶芽糖基化蛋白质的功能分类

2．3．4 小黑杨花芽和叶芽糖基化蛋白质的糖基化位点及信号肽分析

2．3．5 小黑杨花芽和叶芽糖基化蛋白质的亚细胞定位及跨膜结构域分析

2．3．6 细胞壁合成和代谢相关糖基化蛋白质聚类

2．3．7 氧化还原相关糖基化蛋白质聚类

2．3．8 蛋白水解相关糖基化蛋白质聚类

2．3．9 激酶、磷酸酶及信号传递相关糖基化蛋白质聚类

2．3．10 脂类代谢相关糖基化蛋白质聚类

2．3．11 其他功能相关糖基化蛋白质聚类

2．4 讨论

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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