大黄鱼类肌原纤维结合型丝氨酸蛋白酶的研究

来源 :集美大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhu_2009
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肌原纤维结合型丝氨酸蛋白酶(myofibril-bound serine proteinase,MBSP)是一种与肌原纤维蛋白紧密结合的丝氨酸蛋白酶,对肌原纤维蛋白具有很强的降解作用,被认为是引起鱼糜凝胶劣化的主要内源性蛋白酶之一。目前关于MBSP的研究多为淡水鱼,对海水鱼MBSP的研究相对较少。本研究以大黄鱼(Larimichthys crocea)为研究对象,利用生物信息学技术从大黄鱼基因组中筛选出最可能为MBSP的基因序列(Lc-MBSP),通过基因重组技术表达纯化出重组大黄鱼MBSP(Lc-rMBSP),并分离纯化出大黄鱼胰蛋白酶(LcTrypsin),分析两者的性质和结构差异,从而探究Lc-rMBSP作为工具酶的应用前景。前期实验中发现大黄鱼肌原纤维蛋白在50~60℃发生降解,丝氨酸蛋白酶抑制剂可以抑制这种降解,从而证实了MBSP在大黄鱼中的存在。从大黄鱼基因组中检索到16条注释为类胰蛋白酶的序列,通过与淡水鱼MBSP蛋白序列进行生物进化树分析和多序列比对,以及与狗母鱼MBSP的N端序列进行比对,得到亲缘性最近且同源性最高的序列,命名为Lc-MBSP,Lc-MBSP开放阅读框为735 bp,共编码244个氨基酸残基。对Lc-MBSP进行毕赤酵母表达得到分子量约28 kDa的Lc-rMBSP。Lc-rMBSP在40~60℃的中性条件下可以显著降解肌原纤维蛋白。为了比较Lc-rMBSP与胰蛋白酶之间的性质差异,通过硫酸铵盐析和柱层析法从大黄鱼肝胰腺中分离纯化出分子量约25 kDa的Lc-Trypsin。对Lc-rMBSP和Lc-Trypsin进行酶学性质分析,结果表明:Lc-rMBSP的最适温度和pH为50℃和8.0,具有较高热稳定性,Lc-Trypsin最适温度和pH分别为45℃和8.5,热稳定性较差。Lc-rMBSP的最适荧光底物为Boc-Leu-Lys-Arg-MCA,仅特异性切割精氨酸残基,而Lc-Trypsin的最适底物为BocPhe-Ser-Arg-MCA,对赖氨酸和精氨酸残基都具有水解作用。丝氨酸蛋白酶抑制剂可以有效抑制Lc-rMBSP和Lc-Trypsin的活性,但PMSF对Lc-rMBSP的抑制效果不强。温度对Lc-rMBSP和Lc-Trypsin二级结构结构具有很大的影响,且热变性不可逆,经拟合得到Lc-rMBSP和Lc-Trypsin的热变性温度分别为(62.82±1.09)℃和(56.67±0.82)℃,说明Lc-rMBSP热稳定性高于Lc-Trypsin。比较分析Lc-rMBSP和Lc-Trypsin分别对原肌球蛋白和精氨酸激酶的降解情况,发现降解条带存在较大差异,说明两者底物特异性的不同。经同源建模得到Lc-MBSP和Lc-Trypsin的三级结构,发现Lc-MBSP的底物结合口袋(Ser-192、Gly-215、Ser-225)与Lc-Trypsin(Asp-190、Gly-213、Gly-223)存在较大差异,这可能是导致两者在底物特异性上存在差异的原因之一。本研究利用生物信息学技术筛选出最可能为大黄鱼MBSP的基因序列,并重组表达出Lc-rMBSP,与天然纯化的Lc-Trypsin进行性质和结构的比较与分析,为大黄鱼鱼糜质量的控制提供一定的理论指导,也为海水鱼MBSP的研究以及应用价值的开发提供一定的理论参考。
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