蛋白质水解物在动物营养中的作用

杨桂华

摘 要：蛋白质组学是指从蛋白质序列、结构、相互作用、表达、定位以及修饰等方面对一种细胞或一种生物所表达的全部蛋白质进行研究。本文对蛋白质组学的主要研究内容、相关技术及其在动物营养中的应用进行了综述。

关键词：蛋白质组学;动物营养

随着对生物学研究的不断深入，研究人员发现，真正全面地了解基因问的功能关系必须在转录水平以及蛋白质水平。由于经过转录调节、RNA加工、蛋白质合成和修饰，细胞内的RNA和蛋白质含量是动态变化的。蛋白质组学不仅在蛋白质水平上直观地揭示各蛋白质的功能，而且还可深入探讨蛋白质的结构、相互作用及其在细胞中特定位置的丰度。

1 蛋白质组学的主要内容及技术路线

1.1序列和结构蛋白质组学蛋白质的序列和结构分析需要化学实验和与相应核酸序列比较来实现。常用的方法包括利用抗体对蛋白质进行鉴定、化学降解法和质谱法。在实际中。往往需要联用这些方法才能较完整地对蛋白质序列和结构进行鉴定。利用抗体可以鉴定一些或一类含有特定表位的蛋白质，其抗体识别技术包括亲和色谱、免疫印迹和酶联免疫吸附测定、免疫共沉淀和抗体芯片的开发。化学降解法主要有完全降解法和Edman降解法，其原理大致为利用化学反应降解打开蛋白质多肽链。利用逐步水解下来的氨基酸或多肽链对蛋白质进行测序。质谱法则是通过质谱仪对经化学法消化过的肽段混合物分析从而得到其质量，再查询数据库相关数据鉴定样品中蛋白质的方法。

1.2表达蛋白质组学表达蛋白质组学用于分析蛋白质的丰度，包括分离复杂的蛋白质混合物、鉴定各个部分及其系统定量分析。常用表达蛋白质组学技术主要包括双向凝胶电泳（2-DE）、用于蛋白质分离的多维液相色谱、用于蛋白质鉴定的质谱和图像分析和用于蛋白质定量的质谱。

1.3相互作用的蛋白质组学相互作用的蛋白质组学主要研究蛋白质问遗传和物理的相互作用以及蛋白质与核酸或小分子间的相互作用，包括分析蛋白质自身的功能和蛋白质在代谢通路、调控网络及复合体中的作用，其关键技术包括酵母双杂交系统和对蛋白质复合物进行分析的质谱技术。

1.4功能蛋白质组学功能蛋白质组学以细胞内某特定功能的蛋白质群体为研究对象，从而探究此功能相关蛋白质的作用机理。可以直接进行大规模蛋白质功能测定，主要技术即功能蛋白质芯片技术。

1.5蛋白质组学研究的一般路线蛋白质组学的支撑技术包括双向电泳技术、计算机图像分析与大规模数据处理技术以及质谱技术，其研究路线主要流程。首先从细胞、组织或者体液中提取蛋白质样品，经過2-DE分离得到蛋白质表达图谱。然后利用计算机软件对图像进行分析、定位、定量及寻找差异蛋白质点等。对于蛋白质点的鉴定可以采用膜转印技术和以质谱为基本技术的蛋白质鉴定技术。前者通过转膜，采用Edman等传统生物化学方法分析，将分析结果输入特定程序进行数据库检索实现对蛋白质的鉴定。后者则对胶上蛋白质点进行酶切，利用MALDI—TOF（matrixassistedlaserdesorptionion—ization—timeofflight）一MS（新型质谱技术）测定肽质量指纹图谱（peptidemappingfingerprint，PMF），或者电喷雾串联质谱（MSI—MS—MS）测定酶切肽段的肽序列，再经数据检索实现蛋白质的鉴定。

2 蛋白质组学在动物营养中的应用蛋白质组学可与营养学相结合，确定某种营养成分对动物细胞或组织蛋白表达是否存在差异性，也能够研究与代谢相关酶的作用及其丰度（Daniel，2002）。已经有通过蛋白质组学技术研究营养成分在动物胃肠道消化与吸收的报道。Tosco等（2005）在大鼠小肠中发现了胃肠调理素、仪一细丝蛋白和维生素D结合蛋白前体Marvin-Guy等（2005）报道，小肠中存在约80种未知功能的蛋白质。Alpefl等（2005）在体外用内毒素或病原菌处理大鼠小肠上皮细胞后，检测到25种蛋白质的表达量上调、18种蛋白质的表达量下调。利用蛋白质组学技术，也可以对营养成分的代谢和调控机制进行分析。范丽华等（2007）通过对处于3个时期的牛蛙蝌蚪尾部肌肉进行双向电泳研究，获得了10个差异点并进行了质谱分析，得到了包括EGR2-XENLA（Krox-20）、RAP30和XLCOF22等牛蛙变态发育相关蛋白质在内的7个肽质量指纹谱数据，证明了牛蛙蝌蚪在变态发育过程中尾部肌肉主要起提供营养物质的作用。Edcardsson等（1999）给予高三酰甘油、高血糖和高胰岛素的小鼠抗PPAR一特异拮抗剂.经过双向电泳检测出肝脏有14个与过氧化物酶体脂肪酸代谢相关蛋白质点表达上调，证明了PPAR一作为过氧化物酶体受体的重要作用。蛋白质组学与动物营养学的结合，有利于揭示营养素分子作用机制、发现分子生物标志物以及确定营养素添加量。Lametsch等（2004）比较屠宰后各时间点肌肉蛋白质变化并分离了23个差异蛋白质点，表明了肌动蛋白和一些代谢酶与屠宰后一段时间内肉质变化有关。且屠宰后肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白重链的降解与猪肉嫩度有关，经过进一步研究确定一钙蛋白酶介导了肌原纤维蛋白的降解。Hwang等（2005）对比贮存在-3℃和-6oC猪肉组织，得到了包括肌球蛋白轻链I型、结合蛋白和肌钙蛋白T等在内的27个与肉质指标变异显著相关的差异蛋白质。由此提示可以通过蛋白质组学技术进行分析和检测不同营养成分对畜禽的作用。于忠娜等（2007）也报道，可利用双向电泳技术检测奶牛饲料中的转基因豆粕。

3 结论

虽然蛋白质组学实验费用大且技术还有待完善，但其在系统生物学研究中的作用十分重要。随着相关技术的改进和研究的深人，蛋白质组学会被更多地应用于解决具体的科研问题.对动物营养学产生巨大的推动作用。