睾丸蛋白质组学数据翻译后修饰再挖掘

发布时间：2017-05-25 06:26

  本文关键词：睾丸蛋白质组学数据翻译后修饰再挖掘，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着蛋白质组学的发展,许多类型的细胞或组织的蛋白质组谱系已经被构建,这就产生了许多蛋白质组学的原始数据。然而,这些数据并没有被充分的利用,长久下来导致了蛋白质组学数据的堆积与浪费。将这些数据整合并重新分析非常重要,可能获得新的生物学发现并提供新的研究思路。糖基化、乙酰化、泛素化和磷酸化等常见修饰,蛋白质组学富集方法已成熟,因此在精子发生、精子功能中的研究已有大量工作积累。然而单ADP核糖基化、棕榈酰化和巴豆酰化修饰等在睾丸组织中尚无系统研究,在雄性生殖系统中,无论是生物学功能方面还是鉴定这些修饰位点的研究都较少。然而,这三种修饰在许多生物过程中都有重要作用:棕榈酰化在信号转导和凋亡中起重要作用,并且调节Hedgehog(Hh)家族蛋白在胚胎发育、睾丸形成和精子发生中的作用;ADP核糖基化在DNA复制和修复、基因组稳定性和细胞周期调控等过程中起重要作用。一些调控细胞周期和同源重组的重要蛋白,如ATM(Ataxia telangiectasia mutated,共济失调毛细血管扩张突变蛋白)和ATR(Ataxia telangiectasia and Rad3 related,共济失调毛细血管扩张和Rad3相关蛋白),在精子发生中的作用也受ADP核糖基化调节;巴豆酰化在精子组蛋白替换和减数分裂性染色质转录静止中至关重要。因此,在雄性生殖系统中进一步鉴定这些修饰蛋白质的组成及修饰位点将为深入研究这些修饰参与精子发生和精子功能的调控提供分子基础。然而目前睾丸中还没有单ADP核糖基化、棕榈酰化和巴豆酰化修饰的蛋白质组学研究。为初步了解三种修饰在精子发生和精子功能中的作用,同时有效地整合利用质谱数据,我们利用实验室已发表的人和小鼠睾丸蛋白质组学数据,通过检测其特征性的离子在质谱中的分子量偏移鉴定可能的修饰位点,从蛋白质谱系数据中挖掘隐藏的翻译后修饰。并且通过生物信息学系统分析这些修饰所参与的功能调控网络,及他们在雄性生殖调控中的相关功能。本研究将为进一步深入探索这些翻译后修饰在精子发生和精子功能中的作用提供理论依据及丰富的资源,同时也将为蛋白质组学数据的利用提供新的思路。首先,在人睾丸的全蛋白质谱系中,我们鉴定到了122个棕榈酰化修饰位点(分布于85个蛋白质),以及107个巴豆酰化修饰位点(分布于55个蛋白质)。由于磷酸化富集方法同样适用于富集adp核糖基化肽段,因此我们应用小鼠睾丸磷酸化修饰谱系重新计算单adp核糖基化修饰,共鉴定到了216个单adp核糖基化修饰位点(分布于166个蛋白质)。对于重新分析鉴定到的修饰蛋白质,我们进行了系统的生物信息学分析,包括go分析、kegg通路分析和生殖特异的表型注释等,并重点阐述了这些修饰蛋白质在精子发生和成熟精子功能中的作用。对于单adp核糖基化修饰,go注释中“磷脂酶活性调节”和“脂肪酶活性调节”等生物学过程明显富集,提示其在脂质代谢中的作用;“细胞骨架”和“细胞核”等细胞组分明显富集,提示其在精子发生过程中的减数分裂和精子变形中可能发挥作用。通过mgi表型注释,有6个蛋白的敲除小鼠都有“雄性不育”或“雄性生育率降低”表型。pathwaystudio软件分析也显示了adp核糖基化蛋白与“精子发生”、“精子变形”、“dna重组”和“细胞骨架组装”等事件相关。对于棕榈酰化修饰,go注释中“中间纤维”、“角蛋白纤维”和“nf-kappab复合体”等细胞组分明显富集;pathwaystudio软件分析显示了棕榈酰化蛋白与“不育”、“细胞周期”和“dna重组”等事件相关。此外,pathwaystudio分析显示巴豆酰化蛋白与“减数分裂”、“dna重组”和“细胞周期”等生物学过程相关。结合上述生物信息学分析结果,我们进一步总结了这些修饰蛋白质参与雄性生殖特异的功能调控网络。其中,单adp核糖基化可能调节精原干细胞自我更新和精原细胞复制、dsbs修复和精子变形等事件;棕榈酰化则可能通过调节多种蛋白的转运、定位,参与调节血睾屏障、胞质间桥和顶端胞质外特化的结构;巴豆酰化可能调节减数分裂周期和血睾屏障动态变化。今后,对这些修饰在精子发生过程中的进一步功能研究对阐明精子发生调控机制具有重要的意义。
【关键词】：蛋白质组学 生物信息学 翻译后修饰 棕榈酰化修饰 单ADP核糖基化修饰 巴豆酰化修饰
【学位授予单位】：南京医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R339.21
【目录】：

• 中文摘要4-7
• 英文摘要7-10
• 前言10-12
• 第一部分：小鼠睾丸蛋白质单ADP核糖基化修饰12-36
• 研究背景12-14
• 材料与方法14-17
• 结果17-27
• 讨论27-35
• 总结35-36
• 第二部分：人睾丸蛋白质的棕榈酰化修饰36-48
• 研究背景36-38
• 材料与方法38-39
• 结果39-44
• 讨论44-47
• 总结47-48
• 第三部分：人睾丸蛋白质的巴豆酰化修饰48-59
• 研究背景48-51
• 材料与方法51-52
• 结果52-56
• 讨论56-58
• 总结58-59
• 参考文献59-69
• 文献综述69-89
• 参考文献82-89
• 攻读学位期间发表文章情况89-90
• 致谢90

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本文编号：392936