主要家禽物种蛋清的比较蛋白质组学研究

Abundant bioactive molecules exit in egg white, and are widely used in food processing, medicine, health care and other fields. Species-specific proteins exit among different poultry species. However, expect for chicken, the composition of egg white proteins in other main poultry species is not clear. The current project is conducted to compare the proteomic difference among egg white of different poultry species, including chicken, duck, goose, quail, pigeon, and turkey. Firstly, we can identify proteins in egg white for each poultry species, and screen the differential presented proteins and homologous protein among species. Secondly, according to the bioinformatic and statistical analysis for differentially present proteins, we can screen the species-specific proteins for each poultry species and reveal the degree of proximity among these species. At last, we use immunohistochemical method to locate the cell that synthesize and secret the differential protein. Our results will illustrate the different expression pattern for egg white protein among species and will be meaningfull for the investigation of species-specific biological problems with egg white.

蛋清含有丰富的生物活性分子，并被广泛应用于食品加工、医药、保健等领域。不同物种间的家禽蛋清存在特异性，然而除鸡外，目前对其它常见家禽蛋清的蛋白质组成知之甚少。本项目拟利用比较蛋白质组（iTRAQ）技术，研究鸡、鸭、鹅、鹌鹑、鸽子、火鸡等6种家禽的蛋清在蛋白质组水平上的差异。首先，完善6种家禽物种蛋清蛋白质组成图谱，筛选物种间的特异蛋白、差异表达蛋白、同源蛋白；其次，对差异蛋白的进行生物信息学分析，揭示蛋清蛋白质在不同家禽物种间的表达模式差异，筛选出区分不同物种蛋清的核心差异蛋白质，第三，应用免疫组化研究确定鸡蛋清中的特异蛋白在膨大部合成与分泌的细胞特异性。本研究结果可以解析主要家禽物种蛋清蛋白质的表达模式及细胞分泌特异性，对解释与蛋清相关的物种特异性生物学问题有重要意义。

禽蛋因含有丰富的优质蛋白、脂肪、矿物质及维生素等，成为人类重要的动物营养来源之一。蛋清富含的生物活性分子，被广泛应用于医药、保健等领域。不同禽类经历长期进化和人类驯化过程，使禽蛋各具特点。但不论禽蛋如何不同，但都足够为禽胚的整个生长发育过程提供充足的营养和功能物质。那么经历长期的进化过程1)不同禽蛋蛋清营养组成、质构特性是否有差异？2)不同禽类的蛋清蛋白质组成相同吗？3)是否会存在物种间保守的蛋清蛋白质，有何功能？4）是否存在物种特异的蛋白质，与哪些生物学过程相关？5）能否通过蛋白质组成差异分析禽类亲缘性？. 本项目系统回答了上述问题。通过测定发现，其基本营养成分（水分、粗蛋白、灰分）有所不同，不同蛋清的总氨基酸及各种氨基酸含量差异较大。在氨基酸总量和必需氨基酸含量上，火鸡蛋清含量最高；在必需氨基酸比例上，鹅蛋清最高。通过氨基酸评分鸽蛋清对人体的营养价值最高。对不同禽蛋蛋清的质构特性做了比较。结果表明，鸽蛋清的粘度最大，鹌鹑蛋清的粘附性最小；在透明度方面鸽子蛋清体现出独特性，其凝胶透明度远高于其他禽种. 通过检测发现不同物种的蛋清蛋白质数量在138~183之间，两两物种间重复率不高于75%。进一步分析，筛选到52个蛋白质同时存在于6个物种的蛋清中，通过分析发现，这些物种间高度保守的蛋白质既为胚胎的发育其提供安全、稳定的环境，也参与到避免胚胎早期死亡的生物学过程中。另外，物种特异性蛋白质也被鉴定到，例如鸽子蛋清中的触珠蛋白（haptoglobin）、鸭蛋清中的类丝氨酸蛋白HMSD（serpin-like protein HMSD），鸡蛋清中卵防御素（ovodefensin）等。这些特异蛋白质大部分与抗菌特性相关，说明在进化过程中抗菌肽以不同的蛋白形式保留下来，是宿主与细菌长期抗争的结果。通过主成分与聚类分析发现，鸡、火鸡、鹌鹑的亲缘关系更近；鸭和鹅的亲缘性也很高；而鸽子与其它物种关系较远。. 本研究为各家禽物种蛋清的营养组成提供基础数据，并且通过质构特性分析为各物种蛋清在食品加工领域的应用提供了选择依据。蛋清蛋白质表达模式解析研究对理解进化或者驯化过程中家禽的不同演变有重要意义。