应用蛋白质组学技术解析虾青素引起的免疫调节分子机制

食品除营养作用以外还具有重要的免疫调节作用，这虽然已经深入人心，但是其发挥免疫调节作用的机理并没有真正清楚。虾青素由于具有强抗氧化、抑制肿瘤和增强免疫调节等多方面的生物学功能，在功能食品和医药方面具有广泛的应用前景，但目前为止，还鲜见有文献从蛋白质组水平报道其介导的差异蛋白表达全谱，而差异蛋白表达谱将有助于理解其发挥免疫作用的调控机制。所以本项目拟利用课题组发酵生产和纯化获得的虾青素产品经灌服、腹腔和静脉给药等方式，对受试动物（家兔或小鼠）的血清进行蛋白组学分析，获得相关的关键性蛋白，并进一步分析它们的功能以及发现与之相关的新基因，探索虾青素调节机体免疫活性的分子机制，为功能虾青素的开发和食品的免疫学作用机制奠定理论基础。

虾青素由于具有强抗氧化、抑制肿瘤和增强免疫调节等多方面的生物学功能，在功能食品和医药方面具有广泛的应用前景。本项目通过诱变育种获得高产虾青素红法夫酵母菌株，对其培养基及培养条件进行优化，重点考察了补加氮源对细胞生长及虾青素合成的影响，并研究红法夫酵母虾青素的分离纯化。以本课题组纯化获得的虾青素产品经灌服、腹腔和静脉给药等方式，对受试动物（家兔或小鼠）的血清进行蛋白组学分析，获得相关的关键性蛋白，并进一步分析它们的功能以及发现与之相关的新基因，探索虾青素调节机体免疫活性的分子机制，为功能性虾青素产品的开发及其食品的免疫学作用机制奠定理论基础和提供科学依据。所取得的主要成果如下：通过pH-stat流加培养工艺，红法夫酵母生物量达到80 g/L以上，总类胡萝卜素产量、虾青素产量及虾青素含量分别达到900 mg/L，400 mg/L和5.0 mg/g DCW以上；补加不同种类的氮源及浓度对菌体生物量以及虾青素的产量有着不同的影响，在培养24 h补加适量的氮源能明显促进虾青素的积累；采用高压匀浆破碎红发夫酵母细胞，相转移萃取和硅胶层析纯化分离虾青素，可以得到纯度大于95.5%的虾青素；以小鼠和大鼠为研究对象，灌胃低、中、高剂量的虾青素，各剂量组小鼠血清抗体水平均显著升高（P<0.01），中剂量组小鼠脾脏指数显著升高（P<0.05），中、高剂量组小鼠的胸腺指数和吞噬系数均显著升高（P<0.05）；采用腹腔注射D-半乳糖的方式建立大鼠的致衰老模型，衰老灌胃虾青素组与衰老对照组相比胸腺指数显著升高（P<0.01），同时D-半乳糖诱导致使的肝脏、胸腺和脾脏细胞损伤得到明显改善。由此可以看出，虾青素可提高非特异性免疫和体液免疫功能，该结果为虾青素免疫机理的进一步研究奠定了基础；为探讨虾青素的免疫机理，对动物实验中四组大鼠的血清进行蛋白质组学分析。通过LC通过LC-MS/MS分析，发现无论正常组大鼠还是致衰老模型组大鼠，在灌胃虾青素后，大鼠血清中αB晶状体蛋白、细胞外基质蛋白-1、Ras相关蛋白Rab-27B和激肽原蛋白-1等与肿瘤等恶性病相关蛋白表达下调，而补体第二激活途径中备解素蛋白P分子和补体C8蛋白分子的表达量上调；因此推测虾青素促进大鼠机体免疫功能的机制为：抑制恶性细胞增殖，激活免疫系统T细胞；且通过强化免疫系统的补体第二激活途径，在感染早期便发挥免疫作用。