吸血动物蛋白质组学的主要研究内容和手段综述
吸血动物蛋白质组学的主要研究内容和手段综
述
来源：学术堂 作者：姚老师
发布于：2014-08-04 共7361 字
“ ”奇妙的自然界中生活着一群恐怖的 吸血鬼 ,有人们所熟悉的吸血动物,如按蚊、水蛭和血吸虫
等, “ ”也有令海洋中的 吸血鬼 七鳃鳗。它们不仅依靠吸食动物和人类的血肉为生,而且还会传播
慢性或致命疾病,给社会经济和人类健康带来极大危害。随着人类和多种模式生物全基因组测序
和基因功能注释的逐步完成,庞大的基因组信息被源源不断地挖掘出来,人们逐渐找到了预防和
诊断这些疾病的方法,也在吸血动物的唾液腺中找到了一些具有抗凝、镇痛以及抗炎等功能的活
性成分。但是单纯基因组信息并不能完全解决相关疾病的困扰,因为基因只是遗传信息的携带
者,蛋白质才是机体生理功能的最终执行者和疾病发生的核心。与相对稳定的基因组不同,在内
外环境的作用下,蛋白质组总是处于动态变化过程,所以研究全部蛋白质表达谱才能确切阐明细
胞的生理功能状态及疾病的病理演进过程。因此,对吸血动物蛋白质组学的深入研究将有助于了
解吸血过程中相关蛋白质的变化情况,发掘功能蛋白,阐明疾病传播的机制,为特异生物标志物和
治疗靶点的筛选和鉴定提供有效依据。综述了吸血动物蛋白质组学的主要研究内容和手段,以及
吸血过程中各组织蛋白质组的动态变化及其潜在的临床应用意义。
1、吸血类动物蛋白质组学的主要研究范畴及手段
吸血类动物蛋白质组学的主要研究范畴包括 3个方面:功能蛋白质组学:主要是对吸血类动物唾
液腺中的活性蛋白质组分进行鉴定并详细阐述其主要功能;差异蛋白质组学,即比较蛋白质组学:
比较吸血类动物在生理和病理过程中蛋白质组的表达变化;相互作用蛋白质组学:主要是研究蛋
白质与蛋白质之间的相互作用,绘制某个体系的蛋白质间相互作用和联系的网络图谱(图1)。其
中,差异蛋白质组学是研究吸血类动物蛋白质组学的重点。目前,蛋白质组学研究的主要手段有:
以双向凝胶电泳为核心的蛋白质组分分离技术和以质谱为代表的蛋白质组分鉴定技术,以及蛋白
质组生物信息学等。
吸血动物从寄主血液中汲取营养并传播疾病,它们的唾液腺、中肠、血液和排泄分泌物中可能含
有一些致病分子,以及一些具有抗凝、镇痛、免疫防御等功能的活性成分,作为其对抗天敌的重
要武器。其中部分活性物质已经应用于临床疾病的治疗 (如:水蛭素、吸血蝠唾液酶)。
2、吸血类动物唾液腺蛋白质组学研究
吸血动物为了成功从宿主吸取血液需要克服一系列障碍:必须刺穿皮肤,快速完成吸血过程,逃避
宿主的排斥反应以及抑制宿主的凝血、疼痛和炎症反应等等。它们的唾液腺应含有一些具有抗
凝等功能的活性成分,如血小板聚集抑制因子、抗凝因子、血管扩张因子等。
这些活性成分将有助于保证吸血动物吸血过程的顺利进行。
2.1 按蚊唾液腺蛋白质组学研究
唾液腺是按蚊的重要器官,不仅有助于消化摄入的糖分及血液,同时也能传播疾病并引起局部的
变态反应。
2012 年Narissara 等人通过SDS-PAGE 电泳分析发现: 按蚊 (Anopheles barbirostris)在叮咬期间、
吸血中,以及吸血后,其唾液腺蛋白质组分的表达水平发生下调,甚至消失。这些表达水平发生改
变的蛋白质组分包括: 组胺结合蛋白 (Long form D7), 血管舒张剂 (Peroxidase), 凝血酶抑制剂
(Serpin protease inhibitor) 、抗血小板凝集因子(Anopheline antiplatelet protein) 、免疫调节剂
(Adenosine deaminase)等。这些活性组分可通过吸血过程流入到宿主体内从而抑制宿主的凝血
及炎症反应等,并传播病原体。
2012 年,WASS 等对按蚊唾液腺的抽提物进行了胰蛋白酶酶解,然后采用基质辅助激光解吸电离
飞行时间质谱 (MALDI-TOF-MS)对其肽段进行了鉴定。序列分析结果表明按蚊唾液腺除了含有
能够抑制宿主凝血过程所需的活性蛋白质或多肽, 如抗凝血 (Serpin 超家族蛋白) 、抗血小板聚集
(Apyrase) 和血管舒张因子(Tyrosinase)等生物活性成分,还含有抑制宿主免疫防御的蛋白质,如腺
苷脱氨酶 (Adeno-sine deaminase,ADA)等。它能够通过水解腺苷为次黄苷从而抑制炎性细胞因
子的产生,最终起到免疫逃逸的作用。然而,由于按蚊唾液腺蛋白质含量较低,目前的研究多集中
于与吸血相关的蛋白质的生物功能上。
2.2 水蛭唾液腺蛋白质组学研究
水蛭具有多种药理活性,其应用前景非常广阔。
2004 年,Baskova 等首先运用蛋白质组学技术对欧洲医蛭(Hirudo medicinalis)唾液腺分泌物进行
了分析鉴定。研究发现欧洲医蛭唾液腺分泌物中共含有100 多种蛋白质,通过质谱鉴定和生物信
息学分析发现水蛭唾液腺分泌物中除了含有熟知的水蛭素(Hirudin)以外,还含有多种生物活性成
分: 如类胰蛋白酶抑制剂(Tryptase inhibitor) 、胰蛋白酶抑制剂(Trasylol) 、乳清酸 (Saratin)、溶
菌酶 (Destabilase-lysozyme) 、透明质酸酶 (Hyaluronidase) 、胶原诱导型血小板聚集抑制剂
(Calin) 、谷酰基转肽酶 (γ-Glutamyl transpeptidase)、凝血因子Xa 抑制剂(Antistasin)、血小板糖
蛋白拮抗剂(Decorsin) 以及能够降解血栓(富含血小板) 的蛋白 (He-mentin)等。2007 年,Baskova
等利用双向电泳和质谱技术对不同季节不同月份的欧洲医蛭唾液腺分泌物进行了分析和鉴定。
研究发现,欧洲医蛭唾液腺组分中抗凝血酶活性随季节发生改变,冬季活性最强,且水蛭素只有在
冬季才能被检测出来。
2012 年,Abbas 等对不同月份的马来西亚水蛭 (Hirudi-naria Manillensis)进行了蛋白质组学比较分
析。研究发现:在5月,马来西亚水蛭唾液腺的抗凝血酶活性最强,最弱是在 11 月至 1月。因此,作
者认为:
不同种属水蛭唾液腺组分不同并且会随着外界环境、时间的变化而发生变化;水蛭体内能产生
抗凝活性成分以帮助水蛭吸取寄主血液并储存在体内,且不会发生凝血反应。除此之外,在水蛭
的蛋白质组学研究过程中,还有很多低分子量多肽组分尚未被分离和鉴定,亟待进一步的分析与
研究。采用蛋白质组学技术手段深入研究水蛭唾液腺的蛋白质组分可为阐明水蛭的药理学活性
和作用机制奠定基础,具有较好的市场开发应用前景。
2.3 蜱类唾液腺蛋白质组学研究
唾液腺是蜱类体内最大的器官,能够维持体内离子、水分平衡,抑制寄主的凝血反应,并传播各类
疾病。有文献报道, 蜱类唾液腺组分中含有大量的抗凝血分子(Tcik anticoagulant peptide)、抗血
小板聚集分子(Triplatin) 、层粘连蛋白 (Laminin) 、蛋白酶抑制剂(Serpin protease inhibitor)、蛋
白酶(Aminopeptidase、Carboxylesterase、Adipose triacylglyceride lipase、Superoxide dismutase),
摘要：
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吸血动物蛋白质组学的主要研究内容和手段综述来源：学术堂作者：姚老师发布于：2014-08-04共7361字“”奇妙的自然界中生活着一群恐怖的吸血鬼,有人们所熟悉的吸血动物,如按蚊、水蛭和血吸虫等,“”也有令海洋中的吸血鬼七鳃鳗。它们不仅依靠吸食动物和人类的血肉为生,而且还会传播慢性或致命疾病,给社会经济和人类健康带来极大危害。随着人类和多种模式生物全基因组测序和基因功能注释的逐步完成,庞大的基因组信息被源源不断地挖掘出来,人们逐渐找到了预防和诊断这些疾病的方法,也在吸血动物的唾液腺中找到了一些具有抗凝、镇痛以及抗炎等功能的活性成分。但是单纯基因组信息并不能完全解决相关疾病的困扰,因为基因只是遗...
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