王浆高产蜜蜂咽下腺发育磷酸化蛋白质组分析

蜂王浆是哺育蜂咽下腺的分泌物,它是天然保健品,对提高人类健康水平无疑具有重大贡献。蜂王浆高产蜜蜂(浆蜂)是我国培育出的优质蜂种资源,虽然在细胞、遗传学和分子水平上对蜂王浆高产的机理进行一些探索,但在磷酸化蛋白质组水平上研究浆蜂王浆高产的分子机制至今尚未进行。将新羽化蜂、哺育蜂和采集蜂三个不同发育时期的工蜂咽下腺蛋白质液内酶切后,利用固相金属离子亲和层析色谱法(IMAC)和二氧化钛(TiO2)色谱法对磷酸化肽进行富集,然后利用LC-MS和生物信息学分析,对工蜂咽下腺磷酸化蛋白质组进行研究。共在三个时期的工蜂咽下腺中鉴定出971个磷酸化蛋白,其中新羽化蜂有553个磷酸化蛋白,哺育蜂734个磷酸化蛋白、采集蜂710个磷酸化蛋白。这些蛋白主要参与氨基酸、核苷酸和脂肪酸代谢等61个代谢通路和CDK2、CDK3、CK2为主的激酶家族。其中在这971个蛋白质中有一个核心磷酸化蛋白质组(三个时期共有的387个磷酸化蛋白,占总鉴定磷酸化蛋白的39.7%)来调控咽下腺的发育和功能的实施。这些磷酸化蛋白主要是蛋白合成相关的转录、翻译、折叠和转运等,它们主要参与氨基酸、核苷酸、能量代谢通路,且在促进细胞增殖的CDK2、CDK3、PKC等激酶的共同作用下,为咽下腺的发育提供必要的代谢能、蛋白质、核酸等组织材料,以保证腺体的正常发育和行使生物学功能-如分泌蜂王浆和花蜜到蜂蜜的转化。然而,不同发育时期咽下腺由于执行生物学功能的差异,也表达了各自的磷酸化蛋白组、代谢通路和激酶,来满足不同发育阶段咽下腺实现不同的生物学功能。新羽化蜂的咽下腺处于快速发育时期,蛋白质合成相关的转录、翻译和转运类磷酸化蛋白高表达,能量代谢通路和促进细胞增殖CDK2、CDK3、PKA等激酶的激活,以满足腺体快速发育对蛋白质,核酸等细胞组织材料以及代谢能的需求。哺育蜂咽下腺处于泌浆的高峰期,蜂王浆的分泌需要大量蛋白合成,因此转录、翻译与蛋白质合成相关磷酸化蛋白的高表达,蛋白合成相关通路的激活和促进细胞增殖的CK2和PKA等激酶的参与,以满足咽下腺分泌蜂王浆蛋白合成的需求。此时高表达的磷酸化王浆主蛋白是为了增强蜂王浆蛋白的钙磷比例而提高营养效率,满足了蜜蜂幼虫快速发育的需要。此时信号转导类磷酸化蛋白的高表达,有利于哺育蜂接受幼虫信息素的刺激,促进咽下腺合成和分泌蜂王浆蛋白。采集蜂咽下腺由哺育蜂的蜂王浆分泌转化为分泌促进花蜜转化的酶,将花蜜转化为蜂蜜,此时腺体细胞需要进行重塑以满足生物学功能转变。因此腺体表高表达的与蛋白质合成相关的转录、翻译类磷酸化蛋白,能量代谢通路和促进细胞增殖的CDK2、CDK3和PKC等激酶的激活,促进腺体细胞的重塑。同时采集蜂咽下腺核苷酸代谢通路中磷酸化蛋白高表达,其代谢产物参与信号的转导,帮助腺体根据蜂群对花粉的需要,实时调控花蜜转化酶的合成和分泌。

王浆高产蜜蜂; 新羽化蜂; 哺育蜂; 采集蜂; 咽下腺; 磷酸化蛋白质组; IMAC; TiO2;

李建科;

S891

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