硒作为生命体中的必需微量元素有着增强人体免疫能力,降低病毒感染,防治癌症等功能。而在生物体内,硒蛋白是硒元素(Se)发挥生物学作用的主要载体,迄今为止,人体中共发现有25种硒蛋白。在体内环境下,由于硒蛋白中的硒代半胱氨酸(Sec)比半胱氨酸(Cys)的活性更强且更易亲合,使它在氧化还原反应中发挥了重要作用,硒蛋白的氧化还原功能研究也因此更为完整全面,其中硫氧还蛋白氧化还原酶家族(TrxRs)、谷胱甘肽过氧化物酶家族(GPXs)和脱碘酶家族(DIOs)是目前为止了解最为清楚的硒蛋白家族。与之相比,人们对其他硒蛋白的具体结构和功能知之甚少,本文所研究的硒蛋白F(SELENOF)也是如此。文献报道SELENOF是Trx样折叠超家族中的一员;能通过其N端富含Cys的区域与UDP-葡萄糖:糖蛋白葡萄糖基转移酶(UGGT)紧密结合,增强UGGT的酶活性,推测SELENOF可与UGGT共同参与内质网(ER)上糖蛋白折叠的加工过程;且结构上与ER上的一种二硫键异构酶(PDI)高度相似,并在表面有含Sec的氧化还原活性基序(-CxU-)。虽然对SELENOF结构的探究越来越完善,但其潜在功能尚未被验证,生物学作用也尚未被发现。为了验证SELENOF的功能,并探寻SELENOF的潜在作用,本文首先在体外表达纯化了半胱氨酸替代硒代半胱氨酸的SELENOF(Sec→Cys),对其进行了硫氧还蛋白相关活性检测,使用蛋白质体外结合实验(Pull-down)找出相互作用蛋白并进行生物信息学分析;随后,为了进一步明确其在生物体内的作用,我们构建了SELENOF基因敲除小鼠模型,使用相对和绝对定量同位素标记(iTRAQ)方法,检测海马及肝脏组织的差异表达蛋白并进行生物信息学分析;最后,我们使用PET/CT、组织切片染色等方法对iTRAQ结果进行了进一步验证,并将iTRAQ差异表达蛋白与Pull-down结果进行比对,为SELENOF生物学功能研究提供实验数据作为基础。在成功体外纯化出SELENOF(Sec→Cys)的蛋白后,活性检测结果显示,SELENOF分别可以作为TrxR和Trx的底物参与到硫氧还蛋白反应中,并且可与氧化型谷胱氨肽(GSSG)以及过氧化氢相互反应。表明SELENOF与Trx超家族功能相似,具有氧化还原活性。Trx超家族主要通过氧化还原二硫键的方式对蛋白质折叠产生影响,而从我们的实验结果显示,SELENOF并不能氧化还原胰岛素中的二硫键,因此猜测SELENOF通过其他方式参与蛋白质的质量控制机制。Pull-down实验中共鉴定出109个与SELENOF相互作用蛋白。在SELENOF基因敲除鼠的海马组织iTRAQ结果中共筛选到86个差异表达蛋白,其中,上调的差异表达蛋白50个,下调的差异表达蛋白36个。而在肝脏组织中共筛选到69个差异表达蛋白,其中,上调的差异表达蛋白17个,下调的差异表达蛋白52个。生物信息学分析结果显示,Pull-down实验鉴定的蛋白主要参与了柠檬酸循环、蛋白质合成、核糖合成与运输、胞吞作用等生物过程。SELENOF基因敲除鼠的组学结果分析显示,SELENOF的敲除使海马内的磷酸戊糖途径上调,而肝脏的糖代谢水平下调,小鼠整体表现出血糖耐受性减弱的现象,表明SELENOF影响了包括磷酸戊糖途径在内的糖代谢过程。同时SELENOF通过影响胆固醇合成及载脂蛋白合成等生物过程,在脂代谢中发挥功能,敲除后小鼠脂代谢能力下降,高脂喂养后较于对照组呈现异常肥胖症状。表明SELENOF的敲除会导致脂质代谢的减弱,从而导致脂肪更易堆积。此外,SELENOF敲除后,参与吞噬作用相关信号通路的蛋白下调。因此,SELENOF可能主要影响了参与蛋白质与核糖合成、胞吞作用、糖代谢、脂代谢等生物过程的蛋白质。综上,本研究对SELENOF基于结构上的氧化还原功能进行了验证,并通过对SELENOF互作蛋白和基因敲除引起的差异表达蛋白进行系统性的鉴定及比对,为今后SELENOF功能研究提供了组学基础及探索方向。