蜂王浆高产蜜蜂与意大利蜜蜂工蜂上颚腺磷酸化蛋白质组分析
发布时间：2020-06-03 01:47
【摘要】：【目的】工蜂上颚腺的主要生物学功能是分泌脂肪酸为蜂群提供营养,并参与报警外激素的合成。蜂王浆高产蜜蜂(浆蜂,Apis mellifera liguatica)和意大利蜜蜂(意蜂,Apis mellifera liguatica)是中国主要蜂种,但磷酸化蛋白质组调控其上颚腺的发育和功能的机理尚未开展研究。通过比较二者工蜂上颚腺磷酸化蛋白质组的差异,揭示磷酸化蛋白质组调控上颚腺发育及脂肪酸代谢机理。【方法】解剖浆蜂、意蜂工蜂出房蜂、哺育蜂(10日龄左右)、采集蜂头部,取其上颚腺,进行蛋白质提取、液内酶切,采用固相金属离子亲和层析色谱法(IMAC)进行磷酸化肽段富集,采用Zip-tip C18柱对肽段除盐,通过LC-MS/MS(液相色谱与二级质谱串联)对样品进行分析,首先根据Max Quant和Persues软件对数据质量进行评估、主成分分析、表达谱聚类定量分析。然后利用PEAKS软件对质谱数据进行蛋白质定量和定性分析,根据定性和定量分析结果,对浆蜂和意蜂上颚腺磷酸化蛋白质组进行生物学进程和KEGG代谢通路富集的生物信息学分析比较。最后利用Scaffold PTM软件确定磷酸化位点、预测磷酸化肽段的基序类型。【结果】浆蜂3个时期分别鉴定到2 225、1 922、2 159个磷酸化蛋白,意蜂分别鉴定到1 740、1 592、1 682个磷酸化蛋白,浆蜂的磷酸化蛋白数目显著高于意蜂,说明浆蜂上颚腺的磷酸化调控网络较意蜂复杂。尽管它们上颚腺的磷酸化过程存在很大差异,但幼蜂、哺育和采集3个时期的磷酸化蛋白表达谱均相似,说明浆蜂和意蜂3个时期表达的磷酸化蛋白质执行类似的生物学功能来保障腺体的发育和分泌活动。对每个时期磷酸化蛋白质组比较,发现浆蜂和意蜂上颚腺3个发育时期的磷酸化蛋白质组均存在显著差异,其中哺育蜂时期二者的差异最大,浆蜂有87个磷酸化蛋白高表达,主要参与能量和脂肪酸代谢,说明其上颚腺的脂肪酸合成力加强(包括10-HDA),满足蜂王浆产量提高的同时10-HDA含量增加,为其种群繁衍提供必要营养,而意蜂上调表达41个蛋白,主要参与能量代谢。浆蜂、意蜂各时期均识别到酸性、碱性和脯氨酸介导的3种类型motif;哺育蜂时期浆蜂特异识别到的motif对应激酶家族与细胞增殖相关,可能支持其上颚腺形态发育,与浆蜂分泌能力增强相关。【结论】浆蜂和意蜂在3个时期均通过加强不同的磷酸化蛋白质组来支撑上颚腺的发育及功能,其中最显著的差异在哺育蜂时期,浆蜂哺育蜂显著提高了脂肪酸合成力,保障其蜂王浆的基本功能。这在蛋白质修饰的水平上深入了解浆蜂蜂王浆高产的产浆生物学机理。
【图文】：
23期李爽等：蜂王浆高产蜜蜂与意大利蜜蜂工蜂上颚腺磷酸化蛋白质组分析4661目数umberNA—D分别为浆蜂和意蜂不同时期共有蛋白、磷酸化蛋白、肽段、位点数目A-Dwerethenumbersofsharedproteins,phosphoproteins,phosphopeptidesandphosphositesofRJBsandITBsatdifferentstages,respectively图2浆蜂和意蜂上颚腺磷酸化蛋白、肽段、位点数目Fig.2Thenumberofphosphoproteins,phosphopeptidesandsitesidentifiedinmandibularglandsofRJBsandITBs2.3浆蜂、意蜂不同时期上颚腺磷酸化蛋白主成分分析对浆蜂和意蜂不同时期上颚腺蛋白质组做PCA分析，出房蜂蛋白质组彼此最相近，采集蜂次之，，而浆蜂和意蜂哺育蜂距离最远，磷酸化蛋白质组差异最大，主成分1、2分别占变异性的20.7%、15.3%（图3）。2.4浆蜂、意蜂motif分析浆蜂、意蜂各时期磷酸化肽段均富集到3种motif（图4）：酸性、碱性、脯氨酸介导的motif，但不同蜂种间各时期motif数量不同。浆蜂、意蜂的出房蜂、哺育蜂时期motif数量：脯氨酸介导＞酸性＞碱性；采集蜂时期脯氨酸介导＞碱性＞酸性。意蜂脯氨酸介导的motif数量下降，碱性motif上升，酸性motif先上升后显著下降；浆蜂酸性、脯氨酸介导的motif数量下降，碱性motif数量上升。对浆蜂、意蜂不同分成2Coponentm215(3%.)主成分分析基于成分1、2Theprincipalcomponentanalysisbasedoncomponent1andcomponent2图3浆蜂和意蜂不同时期磷酸化蛋白质组主成分分析Fig.3TheprincipalcomponentanalysisofphosphoproteomeofmandibularglandsatdifferentstagesofRJBsandITBs
23期李爽等：蜂王浆高产蜜蜂与意大利蜜蜂工蜂上颚腺磷酸化蛋白质组分析4661目数umberNA—D分别为浆蜂和意蜂不同时期共有蛋白、磷酸化蛋白、肽段、位点数目A-Dwerethenumbersofsharedproteins,phosphoproteins,phosphopeptidesandphosphositesofRJBsandITBsatdifferentstages,respectively图2浆蜂和意蜂上颚腺磷酸化蛋白、肽段、位点数目Fig.2Thenumberofphosphoproteins,phosphopeptidesandsitesidentifiedinmandibularglandsofRJBsandITBs2.3浆蜂、意蜂不同时期上颚腺磷酸化蛋白主成分分析对浆蜂和意蜂不同时期上颚腺蛋白质组做PCA分析，出房蜂蛋白质组彼此最相近，采集蜂次之，而浆蜂和意蜂哺育蜂距离最远，磷酸化蛋白质组差异最大，主成分1、2分别占变异性的20.7%、15.3%（图3）。2.4浆蜂、意蜂motif分析浆蜂、意蜂各时期磷酸化肽段均富集到3种motif（图4）：酸性、碱性、脯氨酸介导的motif，但不同蜂种间各时期motif数量不同。浆蜂、意蜂的出房蜂、哺育蜂时期motif数量：脯氨酸介导＞酸性＞碱性；采集蜂时期脯氨酸介导＞碱性＞酸性。意蜂脯氨酸介导的motif数量下降，碱性motif上升，酸性motif先上升后显著下降；浆蜂酸性、脯氨酸介导的motif数量下降，碱性motif数量上升。对浆蜂、意蜂不同分成2Coponentm215(3%.)主成分分析基于成分1、2Theprincipalcomponentanalysisbasedoncomponent1andcomponent2图3浆蜂和意蜂不同时期磷酸化蛋白质组主成分分析Fig.3TheprincipalcomponentanalysisofphosphoproteomeofmandibularglandsatdifferentstagesofRJBsandITBs
本文编号：2694104
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23期李爽等：蜂王浆高产蜜蜂与意大利蜜蜂工蜂上颚腺磷酸化蛋白质组分析4661目数umberNA—D分别为浆蜂和意蜂不同时期共有蛋白、磷酸化蛋白、肽段、位点数目A-Dwerethenumbersofsharedproteins,phosphoproteins,phosphopeptidesandphosphositesofRJBsandITBsatdifferentstages,respectively图2浆蜂和意蜂上颚腺磷酸化蛋白、肽段、位点数目Fig.2Thenumberofphosphoproteins,phosphopeptidesandsitesidentifiedinmandibularglandsofRJBsandITBs2.3浆蜂、意蜂不同时期上颚腺磷酸化蛋白主成分分析对浆蜂和意蜂不同时期上颚腺蛋白质组做PCA分析，出房蜂蛋白质组彼此最相近，采集蜂次之，，而浆蜂和意蜂哺育蜂距离最远，磷酸化蛋白质组差异最大，主成分1、2分别占变异性的20.7%、15.3%（图3）。2.4浆蜂、意蜂motif分析浆蜂、意蜂各时期磷酸化肽段均富集到3种motif（图4）：酸性、碱性、脯氨酸介导的motif，但不同蜂种间各时期motif数量不同。浆蜂、意蜂的出房蜂、哺育蜂时期motif数量：脯氨酸介导＞酸性＞碱性；采集蜂时期脯氨酸介导＞碱性＞酸性。意蜂脯氨酸介导的motif数量下降，碱性motif上升，酸性motif先上升后显著下降；浆蜂酸性、脯氨酸介导的motif数量下降，碱性motif数量上升。对浆蜂、意蜂不同分成2Coponentm215(3%.)主成分分析基于成分1、2Theprincipalcomponentanalysisbasedoncomponent1andcomponent2图3浆蜂和意蜂不同时期磷酸化蛋白质组主成分分析Fig.3TheprincipalcomponentanalysisofphosphoproteomeofmandibularglandsatdifferentstagesofRJBsandITBs
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