iTRAQ標記定量蛋白質組學揭示硝普鈉處理對大豆芽的影響

2020-10-09 鹿明蛋白組代謝組

前言


2019年，歐易/鹿明生物合作客戶南京農業大學顧振新教授在Food Chemistry雜誌（IF：6.306）發表了題為「iTRAQ-based proteomic analysis reveals changes in response to SODium nitroprusside treatment in soybean sprouts」的研究論文，通過iTRAQ標記定量蛋白質組學發現硝普鈉（NO供體）處理調節參與抗氧化系統和脂質過氧化相關蛋白質的表達，為生產有益於人體健康的功能性食品提供理論指導。研究中iTRAQ標記定量蛋白質組學實驗由鹿明生物提供技術支持。



中文標題：iTRAQ標記定量蛋白質組分析揭示硝普鈉處理對大豆芽的影響

研究對象：大豆芽

發表期刊：Food Chemistry

影響因子：6.306

合作單位：南京農業大學

發表時間：2019年9月

運用歐易/鹿明生物技術：iTRAQ標記定量蛋白質組學（由鹿明生物提供技術支持）


研究背景



近年來，一氧化氮（NO）已被認為是一種可增強抗氧化系統和類黃酮化合物產生的植物信號化合物。硝普鈉，一種NO供體，已經被證明可以通過增強抗氧化系統來減輕UV-B脅迫造成的損害以及減輕脂質過氧化損害。然而，NO誘導的抗氧化系統和類黃酮生物合成相關的蛋白質作用機制仍不清楚。


研究方法




研究結果


1.硝普鈉處理後差異表達蛋白質的鑑定


通過iTRAQ蛋白質組學技術共鑑定出3033種蛋白質，其中差異表達蛋白質256種，差異蛋白質佔8.4%。差異蛋白質參與多種生物過程，包括單體代謝過程（16.40%），氧化還原過程（13%），刺激反應（8.60%）和壓力反應（8.20%）(圖1)。因此，NO供體硝普鈉通過調節植物生理的許多過程，特別是代謝和氧化應激反應，有力地重塑了大豆芽的蛋白質組。


圖1 | 利用iTRAQ蛋白質組學鑑定分析差異表達蛋白質的功能分類


2.氧化還原相關蛋白質分析


硝普鈉調節的差異表達蛋白中，屬於氧化還原家族的蛋白列表見表1。其中1個H型硫氧還蛋白質(gi|571530478)表達量顯著上調，4個SOD蛋白質(gi|356539366, gi|351721352, gi|571439346, gi|571453327)表達量顯著上調，2個SOD蛋白質(gi|47117142, gi|37654895)無顯著變化。13個POD蛋白質中，6個POD蛋白質(gi|356565900, gi|356576075, gi|571487619,gi|356544218, gi|571522307, gi|571458144)表達量顯著上調，7個POD蛋白質(gi|356563537, gi|4204759, gi|356543098,gi|356554632, gi|356536743, gi|356550220, gi|5002238)無顯著變化。僅1個CAT蛋白(gi|358249268)被鑑定到，且表達量顯著上調。


表1 | 硝普鈉處理後大豆芽中差異表達的活性氧相關蛋白質

Fold change是CK和硝普鈉處理組的蛋白質表達量差異倍數。Fold change>1.5代表顯著上調，Fold change<0.67代表顯著下調。Fold change在1.5-0.67之間的代表無顯著差異。

除了調節抗氧化酶，硝普鈉還調節抗壞血酸-穀胱甘肽循環酶的表達。其中單脫氫抗壞血酸還原酶（MDAR）(gi|356577825)表達量顯著上調；4個APX蛋白質中，1個APX蛋白質(gi|37196687)表達量顯著上調，3個APX蛋白質無顯著變化(gi|571452182, gi|356515910 gi|351725123)；2個GR蛋白質(gi|571439125,gi|6714837)表達量顯著上調；10個GST蛋白質中，3個GST蛋白質(gi|356572385, gi|358248536,gi|351727387)表達量顯著上調，1個GST蛋白質(gi|571481699)表達量顯著下調，6個蛋白質(gi|351723125, gi|571469191,gi|351725411, gi|38679413, gi|571532315, gi|351726820)無顯著變化。


3.脂質過氧化相關蛋白質分析


硝普鈉處理後，丙二烯氧化物合成酶(gi|356538839)和3個脂氧合酶（LOX）亞型(gi|356574979, gi|319443825, gi|505138)表達量均顯著下調，而其餘2個LOX亞型(gi|18746, gi|351724717)表達量無顯著變化（表2），表明硝普鈉（NO供體）通過下調大豆芽中脂質過氧化相關的蛋白質，保護細胞膜免受損傷。


表2 | 硝普鈉處理後大豆芽中差異表達的脂質過氧化相關蛋白質


Fold change是CK和硝普鈉處理組的蛋白質表達量差異倍數。Fold change>1.5代表顯著上調，Fold change<0.67代表顯著下調。Fold change在1.5-0.67之間的代表無顯著差異。


4.熱休克蛋白質家族分析


鑑定出三個熱休克蛋白質（HSP）亞型，其中熱休克同源蛋白質80(gi|356552478)和熱休克蛋白質90-2(gi|351725976)的表達量顯著上調，17.3kDaⅠ類熱休克蛋白質(gi|356551568)表達量顯著下調（表3）。


表3 | 硝普鈉處理後大豆芽中差異表達的熱休克蛋白質


Fold change是CK和硝普鈉處理組的蛋白質表達量差異倍數。Fold change>1.5代表顯著上調，Fold change<0.67代表顯著下調。Fold change在1.5-0.67之間的代表無顯著差異。


5.類黃酮生物合成相關蛋白質分析


鑑於類黃酮對人類健康有著重要的作用，實驗研究了類黃酮生物合成過程中涉及的蛋白質。肉桂酸4-羥化酶(gi|3915111)、查爾酮合酶（gi|571505833）、異黃酮合酶（gi|7288453）和異黃酮還原酶(gi|571458710)表達量均顯著上調。1個查爾酮異構酶亞型(gi|77456093)表達量上調，而另2個異構體(gi|77456099, gi|51039630)表達量下調（表4）。因此，硝普鈉處理能增加類黃酮合成相關蛋白質的表達。


表4 | 硝普鈉處理後大豆芽中差異表達的類黃酮生物合成過程相關蛋白質

Fold change是CK和硝普鈉處理組的蛋白質表達差異倍數。Fold change>1.5代表上調，Fold change<0.67代表上調。Fold change在1.5和0.67之間的代表物顯著差異。


研究結論


iTRAQ蛋白組學定量分析數據表明，硝普鈉（NO供體）處理調節參與抗氧化系統和脂質過氧化相關蛋白質的表達。此外，熱休克家族蛋白和類黃酮生物合成蛋白質也收到硝普鈉（NO供體）的調節。本研究可為生產有益於人體健康的功能性食品提供理論指導。



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參考文獻：

Caifeng, Jiao, et al. iTRAQ-based proteomic analysis reveals changes in response to sodium nitroprusside treatment in soybean sprouts[J]. Food Chemistry, 2019, 292:372-376



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END

文章來源於鹿明生物


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