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目的:
从蛋白质组学的角度探讨在4周有氧运动条件下,左心室肌蛋白质组的差异表达及其规律,初步筛选出心肌组织中与运动适应密切相关的目标蛋白质,为研究有氧运动对心肌蛋白质组的影响、有效地提高心功能水平提供理论与实验依据。
方法:
将20只SD雄性大鼠按运动能力和体质量随机分为对照组和实验组,以跑台运动的方式,复制递增运动负荷至24m·min-1,持续运动40min的有氧运动实验动物模型(相当于60%~70%最大摄氧量);实验组在末次训练6小时后与对照组同时麻醉处死,取左心室肌,提取左心室肌组织的全蛋白进行双向凝胶电泳分离;运用ImageMaster2DPlatinum图像分析软件对2-DE胶进行分析。选取运动后新增、缺失与差异表达量≥5倍的蛋白质点,采用串联飞行时间质谱蛋白质仪进行质谱鉴定,以逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)对初步筛选出的目标蛋白质的基因表达进行mRNA转录水平上的检测。
结果:
(1)左心室肌蛋白质组的分离结果是实验组的蛋白质点为478±7个,对照组为563±24个;运动后差异表达的蛋白质点共有45个,这些蛋白质点主要集中在分子量(Mr)为10~70kD,等电点(pI)为5~8之间;(2)表达量上调至2倍以上的有27个,下调至1/2以下的点有16个,其中表达量上调至5倍以上的点有7个,下调至1/5以下的点5个,未发现新增与缺失的蛋白质点。选择差异表达量≥5倍的12个目标蛋白质点进行质谱分析,初步鉴定出12个目标蛋白质:肌动蛋白α,丙酮酸脱氢酶Elαl,磷酸化丙糖异构酶,线粒体电子转移黄素蛋白α亚基,调控翻译的肿瘤蛋白,线粒体琥珀酸脱氢酶辅酶黄素蛋白亚基,血清蛋白,硒结合蛋白1,线粒体支链氨基酸转移酶,泛素融降解1,泛素结合酶E2类,4-三甲基色氨酸氨基丁醛脱氢酶。(3)逆转录聚合酶链检测结果显示:实验组大鼠心肌肌动蛋白α1、硒结合蛋白1、翻译控制肿瘤蛋白、泛素结合酶E2类、线粒体电子转移黄素蛋白a亚基、4-三甲基色氨酸氨基丁醛脱氢酶、磷酸化丙糖异构酶的mRNA相对净光密度值高于对照组(p<0.05),而线粒体支链氨基酸转移酶的mRNA相对净光密度值低于对照组(p<0.05);
结论:
4周有氧运动后,大鼠左心室肌蛋白质组表达发生了大幅度的上调或下调;心肌能量代谢水平提高,运动大鼠左心室肌出现良好的适应性变化;成功筛选出在运动医学领域尚未涉足8种目标蛋白质;逆转录聚合酶链检测出了来的8个目标蛋白质中,除硒结合蛋白1外,其mRNA表达水平与其蛋白表达水平一致。