基于蛋白组学技术的松属素对柑橘青霉抑菌机理研究

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黄酮化合物具有多样的生理活性和潜在的药用价值,其中C5-OH和C7-OH是重要的抗菌活性基团,研究表明,松属素能显著抑制意大利青霉呼吸作用并诱发细胞程序性死亡,已有呼吸抑制试验证明线粒体呼吸电子传递链酶复合物I,IV和V活性会直接被松属素抑制;松属素抑制青霉的关键部位,可能处于线粒体呼吸链上,进而导致细胞能量代谢障碍,诱发细胞凋亡或程序性坏死。本文以柑橘青霉病的主要病原菌意大利青霉为指示菌,使用被证明抗菌活性最强的5,7二羟基黄酮类化合物松属素,借助蛋白组学IRAQ技术,来研究松属素不同时间处理后,引起的意大利青霉蛋白表达差异,以及通过分子模拟作为参考,呼吸链复合物作为靶点的可能机制,及松属素引起程序性死亡的探究。主要研究结果如下:1.松属素处理后,意大利青霉的氧化磷酸化通路、TCA循环产生多种1.2倍以上表达差异的蛋白,其中线粒体呼吸链酶复合物I,IV和V,及呼吸相关酶琥珀酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶产生显著差异,导致导致菌体能量代谢紊乱;程序性死亡过程中某些指示蛋白,比如Apoptosis-inducing factor、凋亡BAX inhibitor蛋白、肽酰脯氨基顺反异构化的酶(CYPA)等表达产生显著变化;另外,应激状态下诱导表达的伴侣蛋白HSP70,其在维持蛋白质构象上具有多种作用,经过松属素处理后,产生了1.4倍以上的异常表达。2.通过计算机辅助设计软件MOE,对呼吸链蛋白同源建模,然后通过与松属素分子对接实验,探究酶复合物与松属素对接的可能性,以此作为呼吸链酶复合物作为靶蛋白的佐证。经过同源建模与分子对接后,我们发现具有与松属素结合的可能性蛋白全部集中在线粒体呼吸链蛋白复合物I和蛋白复合物V,其中得分最高的Unigene2720CK0A属于复合物V,松属素与受体Unigene2720CK0A结合腔形成多个氢键相互作用,A环5位羟基和结合腔88位Tyr残基形成氢键;C环羰基与82位Ala残基形成氢键;除此之外,参与配体相互作用的残基还包括78位Glu、77位Glu、73位Pro、75位Ser、74位Lys、79位Ala、81位Leu、80位Asn、96位Glu、95Val、97位GLy、98位Gln、25位Val等。3.利用MRM技术对目标蛋白的进行特异性选择,验证差异蛋白的表达变化,结果显示,我们鉴定出的复合物I、II、IV、V中的多个肽段,在表达趋势上与原ITRAQ结果一致,在表达量的差异上表现更为显著;采用q PCR验证目标蛋白是否在转录水平存在差异,结果表明复合物I、II、IV、V在m RNA的表达水平与蛋白最终表达情况上并不一致,仅有Unigene2707CK0A、Unigene14205CK0A(复合物V)是在m RNA表达差异与蛋白表达差异上完全一致。4.使用Z-VAD-FMK和Necrostatin-1结合依文思蓝染色判断细胞程序性死亡方式,其中Z-VAD-FMK是一种pan-caspase抑制剂(泛硫胱胺酸蛋白酶抑制剂),Necrostatin-1是RIP1特异性的抑制剂,结果显示通过抑制pan-caspase,没有产生抑制青霉细胞死亡的作用,而使用RIP1抑制剂,我们减少了松属素诱导的青霉菌死亡,可以推测松属素诱导了细胞程序性坏死(Necroptosis),在药物处理前期这种不需要依赖caspase的死亡方式占主导地位。
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