摘要
生物矿化在自然界是一种十分普遍的存在，软体动物中的贝壳就是生物矿化的一种。贝壳的主要成分是碳酸钙和有机基质，虽然有机基质所占比例很少但调控着生物矿化的整个过程，基质蛋白是有机基质的主要成分，所以对基质蛋白的研究尤其重要。本研究以三角帆蚌珍珠层基质蛋白为研究对象，在我国三角帆蚌是主要的淡水育珠蚌，所产珍珠在总量中达到了百分之八十以上。 蛋白组是研究珍珠层生物矿化的有力工具，在先前研究中软体动物珍珠层蛋白组有了很多报道，为本文提供了研究背景。珍珠层生物矿化发生在主要由蛋白质和多糖组成的有序微环境中，随着越来越多的蛋白质被发现，哪些蛋白负责形成微环境成为一个待解决的问题。在本研究中，我们对三角帆蚌贝壳珍珠层进行脱钙处理，分为溶于EDTA和不溶于EDTA的两个组分，得到的蛋白用BCA法测定其浓度并用聚丙烯酰胺凝胶电泳跑胶，确保蛋白提取效果。然后使用无标记定量蛋白质组学分析珍珠层的贝壳基质蛋白，鉴定的大部分肽与表达序列标签相匹配，发现了十种已知的蛋白。基于与未知的基质蛋白肽匹配的表达序列标签，设计了用于5''和3'' RACE聚合酶链式反应的引物，得到了55个蛋白的完整的cDNA序列，有8个肽无法克隆。 研究结果显示在珍珠层蛋白质组中发现了73种蛋白质，在可溶性和不溶性基质蛋白中分别发现了66种和48种蛋白质，在两者间均存在的有41种。GO和KEGG功能注释显示蛋白组中参与生物过程和能量代谢的蛋白比例较高。这些蛋白根据其特性和功能分成了框架蛋白、细胞膜细胞质和细胞核、免疫系统和保护蛋白和其他蛋白。框架蛋白中最主要的是丝状蛋白，可分为类蛛丝蛋白和类鞭毛丝蛋白，丝状蛋白有着重复性低复杂度区域和富含甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸区块的特点。框架蛋白中另一种重要的组成是几丁质结合蛋白，能和几丁质结合，完成珍珠层形成模型的第一阶段有机基质的组装。 在不溶性珍珠层基质蛋白中，丝状蛋白、几丁质结合蛋白和富含半胱氨酸的蛋白占了99.89%，它们负责有机框架组装；在可溶性珍珠层基质蛋白中，丝状蛋白和几丁质结合蛋白占了99.34%，它们负责在有机框架中形成蛋白质凝胶填充。在不溶性和可溶性珍珠层基质蛋白中，丝状蛋白的含量均超过90%，并且类蛛丝蛋白占了主导地位，类蛛丝蛋白在珍珠层生物矿化中是有机框架的主要成分，与几丁质结合蛋白和富含半胱氨酸的蛋白一起参与有机框架的形成，游离态类蛛丝蛋白形成丝凝胶，填充有机框架的微空间，也与其他基质蛋白一起参与碳酸钙结晶，有机框架和蛋白质凝胶共同构建了碳酸钙生物矿化的微环境，这些结果为珍珠层的形成提供了新的理解。
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