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    蛋白质组学在布鲁氏菌病研究中的应用

    日期:2018-03-26 人气:685

    摘要:蛋白质组学在布鲁氏菌病中的应用主要包括两个方面,一是对布鲁氏菌致病机制的探究;另一方面是对鉴别诊断蛋白点的挖掘。

    不同种属的布鲁氏菌基因序列高度保守,其序列之间的相似性高达 90%以上。但是,不同种属之间的特性如毒力、对机体的易感性却不尽相同。所以,在蛋白水平上揭示不同种属布鲁氏菌的差异成为重要途径之一。

    最早对于布鲁氏菌内蛋白质的研究可追溯到 20 世纪七八十年代,研究者通过 SDS-PAGE 和免疫印迹的方法鉴定出不同种属布鲁氏菌的特异性蛋白。1997 年,Teixeira-Gomes 等首次通过双向电泳技术阐述了羊种布鲁氏菌 B115 株的蛋白质组学,此后其又解释了羊种布鲁氏菌标准强毒株 16M 在热应激、酸处理和缺氧压力下蛋白质组学变化。但是,上述研究所鉴定的蛋白质均建立在 Western blot 或 Edman 测序的基础上,导致其灵敏度和分辨率均较差。

    2002 年,将 2-DE 和质谱分析相结合,共在羊种 16M 株上鉴定出 883 个明确的蛋白质点。与此同时,有研究针对布鲁氏菌 Rev.1 弱毒疫苗株和 16M 强毒株进行对比,发现其中 17 个蛋白点存在差异并进行进一步分析,发现这 17 个蛋白参与铁离子转运、糖类结合以及蛋白质合成。这说明上述蛋白的变化与细菌毒力的减弱密切相关。

    然而,仅通过双向电泳和质谱分析的方法不能反映布鲁氏菌在感染动物后的变化,免疫蛋白质组学的应用使得揭示布鲁氏菌与宿主之间的关系更为准确和方便。最早有研究将 2-DE 结合质谱分析得到 165 个蛋白点,使用感染布鲁氏菌的患者血清进行免疫蛋白质组学分析,共发现 42 个免疫蛋白点。主要包括外膜蛋白 OMP25、OMP31、 OMP2b 以及 GroEL 伴侣蛋白等。除了上述蛋白,该试验还发现了诸如延胡索酸还原酶亚基、F0F1 型 ATP 合成单位和半胱氨酸合成酶 A 等新的蛋白质靶点。

    随后国内学者也对不同类型的布鲁氏菌进行蛋白质组学研究,鉴定出的蛋白多涉及蛋白转运、能量代谢等途径。通过免疫蛋白质组学鉴定出两个具有良好免疫原性的布鲁氏菌特异性蛋白,RS-α 和 LS-2,并使用 RS-α 进行保护性实验,证实 RS-α 能够显著地调动小鼠产生免疫应答并抵抗羊种布鲁氏菌的攻击,可以作为潜在的布鲁氏菌亚单位疫苗之一。

    最近,有研究者通过液相色谱技术对羊种和牛种布鲁氏菌比较后发现了568个差异蛋白点,经过分析后发现其中402个存在明显差异(图 1),这进一步表明通过蛋白质组学技术能够有效鉴定出特异性蛋白靶点。Lauer 等分别对粗糙型和光滑型羊种布鲁氏菌进行比较,发现影响细胞表面活性的多个蛋白存在明显差异,包括 G 蛋白调节因子 III、赖氨酸特异性脱甲基酶5D等。有研究者通过对感染布鲁氏菌的牛绒毛尿囊膜细胞进行分析发现,共有103个蛋白点与未感染布鲁氏菌的细胞存在着差异,而且更为重要的是,在感染的不同时间段内产生差异的蛋白也不一致,这揭示了布鲁氏菌在侵入机体后的影响。

    本实验室同样通过免疫蛋白质组学的方法,使用布鲁氏菌山羊阳性血清对布鲁氏菌猪种S2株的膜蛋白进行筛选和鉴定,共鉴定出131个布鲁氏菌特异性蛋白质靶点,并对其中30个点进行进一步质谱分析。这些蛋白点多与蛋白转运、抗压调节以及代谢途径等有关。这进一步证实,布鲁氏菌在感染机体后会改变自身的能量代谢和蛋白转运方式以适应机体内环境,从而保证其在机体内存活并持续增殖。

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