牡丹类2S白蛋白的分离纯化、鉴定及性质研究

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2S白蛋白(2S albumin)是一种广泛分布于植物种子中的低分子量储藏蛋白。该蛋白含有8个保守半胱氨酸残基,根据自身特性可形成两个分子间二硫键和两个分子内二硫键,使所属蛋白质具有稳定和紧密的结构,而且该蛋白具有较好的热稳定性。该蛋白家族成员具有多种功能,包括抗菌、抗癌、蛋白酶抑制剂和植物防御功能等。牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)是我国特有的一种极具观赏价值和药用价值的芍药属灌木,具有抗氧化、抗菌、抗炎、抗凝血、降血糖等功效。牡丹籽粕作为牡丹籽榨油后的副产物,含有丰富的功能性物质,其中蛋白质是主要的功能成分之一,含量约30%左右。对牡丹籽粕功能蛋白的研究,不仅能丰富牡丹籽蛋白的基础研究,而且有助于提高籽粕的附加值,延长牡丹籽的产业链。本文以牡丹籽粕为原料,从牡丹籽粕水溶性蛋白(PSMP)中分离纯化出一种牡丹类2S白蛋白(Ps-2S-Alb),利用质谱和从头测序技术进行鉴定,利用生物信息学手段对其结构进行了分析,同时研究了其抗氧化活性。具体内容如下:1. 牡丹籽粕水溶性蛋白提取工艺研究。以脱脂牡丹籽粕粉为原料,采用水提法提取PSMP。分别研究了提取液浓度、料液比、匀浆时间对蛋白提取率的影响。在单因素实验基础之上,采用三因素三水平响应面法优化,得到PSMP提取最优条件为:提取液浓度0.015 mol/L,料液比1:8,匀浆时间120 s,在此条件下蛋白提取率可达38.57±0.79%。2. Ps-2S-Alb的分离纯化。采用饱和硫酸铵分段盐析牡丹籽粕水溶性蛋白,选择硫酸铵饱和度为40~60%蛋白组分进一步纯化,优化阴离子交换色谱洗脱条件,收集目标组分,透析除盐后进行SDS-PAGE电泳分析,结果表明纯化的蛋白质分子量约为12 k Da,纯度达95%以上。3. Ps-2S-Alb的鉴定。采用MALDI-TOF-MS测得Ps-2S-Alb分子量为12.75 k Da,与SDS-PAGE电泳结果基本吻合。采用平板等电聚焦电泳测得Ps-2S-Alb等电点为5.8。通过PAS染色凝胶电泳,发现该蛋白为糖蛋白,β-消除反应测得其糖苷键类型为O-糖肽键。采用LC-MS/MS结合数据库检索进行质谱鉴定,未检索到与目标蛋白匹配的结果,说明目标蛋白有可能是一个未被报道过的新蛋白。采用de novo从头测序法对目标蛋白质进行全序列测定,将测得的蛋白全序列在蛋白数据库中BLAST分析,发现它与2S白蛋白家族成员具有较高的序列同源性,因此命名其为牡丹类2S白蛋白(Ps-2S-Alb)。4. Ps-2S-Alb的构象研究。采用DSC研究Ps-2S-Alb的热稳定性,结果表明Ps-2S-Alb的变性温度Td为79.01℃,焓值ΔH为16.04 J/g。采用圆二色谱(CD)对Ps-2S-Alb二级结构测定,研究结果表明Ps-2S-Alb主要为α-螺旋结构。考察不同条件(p H、温度、变性剂)对Ps-2S-Alb构象的影响,通过实验可知,Ps-2S-Alb在p H 2.0~9.0之间结构稳定;Ps-2S-Alb在温度30~70℃都能维持其稳定结构;在相同条件下,四种变性剂对Ps-2S-Alb结构的影响依次为:DTT>SDS>尿素>盐酸胍。5. Ps-2S-Alb的生物信息学分析。利用蛋白质库和相关服务器对Ps-2S-Alb各级结构进行预测分析。分析结果表明Ps-2S-Alb蛋白的预测分子量为12794 Da、等电点为5.64、分子式为C528H872N174O174S11。且该蛋白为稳定的亲水性蛋白质,不具有跨膜区,不属于膜蛋白,二级结构主要由α螺旋组成,分子内存在4个二硫键。预测的Ps-2S-Alb的三级结构模型与PDB数据库中的巴西坚果2S白蛋白(c2lf A蛋白)较为相似。6. Ps-2S-Alb的体外抗氧化活性研究。通过对Fe3+的还原能力,对ABTS自由基、羟基自由基、DPPH自由基的体外清除实验研究了Ps-2S-Alb的抗氧化活性。结果表明,在0.1~0.5 mg/m L浓度范围内,Ps-2S-Alb对DPPH自由基、羟自由基、ABTS自由基均能有效清除,对Fe3+也具有显著的还原能力,且其清除能力和还原能力随Ps-2S-Alb浓度的升高而增大。其中对羟基自由基的清除能力要明显强于相同浓度的对照组抗坏血酸。
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