蟹类水产品过敏原及其致敏性消减技术研究进展

蟹类是我国重要的经济水产品,也是诱发过敏反应的主要食物之一。因此,了解蟹类水产品过敏原种类及抗原表位,探究有效的蟹类致敏性消减技术等极为迫切。阐明蟹类水产品过敏原及其抗原表位是消减其致敏性的重要前提,概述了国内外分离鉴定的蟹类水产品过敏原,包括原肌球蛋白、精氨酸激酶、肌质钙结合蛋白、磷酸丙糖异构酶、细丝蛋白c等;总结了利用生物信息学技术、噬菌体展示技术、一珠一化合物技术等定位分析蟹类水产品过敏原的线性表位和构象表位概况。比较了辐照技术、超声技术、美拉德反应技术、酶法交联技术、微生物发酵技术等现代加工处理方法,或修饰过敏原抗原表位或破坏过敏原蛋白质结构,从而消减蟹类水产品过敏原致敏性。着重分析了蟹类水产品过敏原的未来研究趋势,提出蟹类水产品过敏原结构与致敏性的构效关系解析是该领域的研究难点;对比了物理法、化学法、生物法在蟹类水产品致敏性消减方面的优缺点,提出未来重点发展复合加工处理方式,以便更大程度地降低过敏原致敏性,从而为低致敏性的蟹类食品或生物制品的开发提供技术依据。     

凡纳滨对虾过敏原精氨酸激酶的质谱鉴定及其免疫交叉反应研究

目的：鉴定凡纳滨对虾分子质量40 kD过敏原,并分析其在有壳水产食物中的免疫交叉反应。方法：运用基质辅助激光解析串联飞行时间质谱仪（matrix assisted laser desorption ionization/time of flight mass spectrometry,MALDI-TOF/TOF-MS）鉴定凡纳滨对虾40 kD过敏原组分;使用软件BLAST、Clustal X2、MEGA 5.0分析该蛋白氨基酸序列的种间同源性;制备抗凡纳滨对虾过敏原精氨酸激酶的多克隆抗体,并与17 种常见有壳水生动物粗提液进行Western blotting,以分析该过敏原的免疫交叉反应。结果：凡纳滨对虾40 kD过敏原为精氨酸激酶（arginine kinase,AK）;其氨基酸序列同源性分析显示AK在虾类（96%～100%）、蟹类（91%～93%）、贝类（49%～52%）、蟑螂（83%）中具有很高的同源性;Western blotting结果显示抗AK多抗与17 种不同虾类、蟹类、贝类的AK均能发生反应。结论：精氨酸激酶在甲壳类动物、软体动物、甚至昆虫中具有高度保守性,且能引起强免疫交叉反应,是有壳水生动物中的一种泛过敏原。     

虾过敏原Troponin C (Pen m6)的克隆表达、免疫学鉴定及生物信息学分析

目的对斑节对虾(Penaeus monodon)第6组过敏原(Pen m6),肌钙蛋白C(Troponin C)进行克隆表达、免疫学鉴定并研究其生物学意义。方法提取斑节对虾总RNA;根据Gen Bank:HM034316.1设计引物及构建表达载体PET-24a-Pen m6;转化至大肠杆菌BL21(DE3)进行表达;纯化后的重组Pen m6用Western bolt来鉴定免疫学特性;用生物信息学相关工具对Pen m6进行同源性分析,并预测其蛋白质的结构和功能。结果克隆出斑节对虾Pen m6基因开放阅读框453 bp,编码150个氨基酸。重组Pen m6蛋白呈可溶性,分子量约35kDa,能够与斑节对虾过敏患者血清IgE结合。斑节对虾与凡纳滨对虾亲缘关系比较近,其中斑节对虾Pen m6蛋白与凡纳滨对虾Troponin C1(gb|AET36896.1|)同源性为98%。理化性质预测Pen m6蛋白质不稳定。蛋白质结构预测结果显示Pen m6的结构主要以α螺旋组成。T细胞抗原表位预测得到4个肽序列(15~23、35~43、91~99、112~120)。B细胞抗原表位预测得到4个肽序列(7~16、21~30、28~37、58~67)。结论克隆的重组斑节对虾Pen m6蛋白具有良好的免疫原性,为进一步研究斑节对虾过敏原的结构成分及其理化性质奠定理论基础。     

甘蓝型油菜BnADC基因的克隆及原核表达

利用同源克隆和RACE（Rapid amplification of cDNA ends）技术从甘蓝型油菜中克隆到精氨酸脱羧酶（Arginine decarboxylase,ADC）基因cDNA全长序列,命名为BnADC。BnADC全长为2 649bp,包含344bp的5＇非翻译区（5＇Untranslated region,5＇-UTR）、226bp的3＇非翻译区（3＇Untranslated region,3＇-UTR）和2 079bp的完整开放阅读框（open reading frame,ORF）,编码75.1kD的蛋白质。5＇-UTR中含有12bp的uORF（Upstream open readingframe）,编码MIRE 4个氨基酸。氨基酸同源性比对表明,BnADC蛋白与其他植物ADC蛋白具有很高的相似性,与芥菜的同源性高达93%;系统进化树分析表明,BnADC与芥菜、拟南芥的ADC亲缘关系较近。在获得全长cDNA的基础上,构建融合表达载体pET30a（＋）-BnADC,转化大肠杆菌（Escherichia coli）表达菌株BL21（DE3）,SDS-PAGE检测到一个约81.1kD的融合蛋白被E.coil表达,且融合蛋白主要存在于菌体沉淀中。     

花生过敏原蛋白Ara h 6基因克隆和原核表达

本实验首先从花生中提取总RNA,利用反转录聚合酶链式反应技术克隆了花生过敏原蛋白Ara h 6全cDNA,并以此为模板扩增出Ara h 6目的基因。将目的基因与pMD19-T Simple质粒进行重组后转入BL21（DE3）宿主表达菌中,异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷诱导产物表达,并利用镍离子亲和层析纯化表达产物。DNA测序结果显示Ara h 6基因片段全长为438 bp,编码145 个氨基酸,与已知该蛋白DNA序列97%相同;十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳结果显示表达产物分子质量为24 kD,与融合组氨酸标签的重组Ara h 6蛋白理论分子质量相符;质谱鉴定结果表明重组蛋白的一级结构与天然Ara h 6匹配度为100%;Western blotting结果显示融合蛋白能够为抗Ara h 6多克隆抗体所识别,具有免疫原性。     

TBa过敏原表位区段的融合表达及免疫活性分析

为了确定苦荞过敏原TBa(tartarybuckwheatallergen)的抗原表位及进一步了解荞麦过敏反应机制,本实验以苦荞过敏原TBacDNA序列为模板,设计引物,克隆苦荞过敏原TBa表位区段基因,分别构建TBa及两个表位区段原核表达载体,在大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达并纯化,采用竞争ELISA对其免疫活性进行分析与比较。SDS-PAGE及WesternBlot鉴定和检测结果表明,目的蛋白在E.coliBL21(DE3)中可高效表达,其N端带有6个组氨酸标签。Ni2+-NTA琼脂糖柱亲和纯化得到了纯度较高的目的片段。ELISA实验结果显示,表达产物与荞麦食品过敏病人血清中的IgE具有特异的结合活性。本研究为揭示苦荞过敏蛋白结构与功能的关系奠定了基础。     

腰果过敏蛋白Ana o 2与Ana o 3结构分析及致敏性预测

为了解腰果主要过敏蛋白的分子结构及过敏性特征,通过有机溶剂脱脂、盐析、透析、葡聚糖凝胶Sephadex G-150分离纯化得到腰果主要过敏蛋白,采用紫外分光光度计、BCA定量试剂盒、十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）、蛋白质免疫印迹(Western-Blotting)等手段检测腰果过敏蛋白及评价其免疫原性;应用NCBI数据库与蛋白质谱测序分析获得腰果过敏蛋白氨基酸序列、DNA序列,结合生物信息软件DNAstar与圆二色谱（CD）谱图预测腰果过敏蛋白结构。结果表明:Ana o 2与Ana o 3为腰果主要过敏蛋白,分子量分别为33和17 kD左右,根据圆二色谱检测结果与DNAstar中的Protean程序预测分析可知,Ana o 2中α-螺旋、β-折叠区段和转角区域均存在,是致敏性较强的一种亲水性蛋白,β-转角和无规则卷曲在Ana o 2氨基酸序列中出现率总和为54%,所在区域为优势抗原表位区。Ana o 3仅有少量的 β-折叠区段和转角区域,出现率总和为12%,Ana o 3的二级结构主要为 α-螺旋结构和无规则卷曲结构,不适宜作为抗原的表位,形成过敏性表位相对较弱。本研究结果为进一步明确天然腰果主要过敏原结构并对探索腰果致敏机理提供参考。     

加工处理方式对蟹类原肌球蛋白的消化稳定性和过敏原性的影响

在超声波处理对拟穴青蟹(Scylla paramamosain)过敏原(原肌球蛋白,Tropomyosin,TM)影响的研究基础上,本文采用超声波、微波、超声波结合蒸煮处理拟穴青蟹蟹肉,提取其蛋白粗提液,通过模拟胃肠液消化及SDS-PAGE电泳、Western-blotting、抑制性ELISA等方法分析TM的消化稳定性及过敏原性.结果显示,与未经处理的样品及非过敏蛋白相比,TM在超声波(200W,30℃)处理后降解较快;微波处理后TM的消化稳定性及过敏原性没有明显变化,超声波处理、超声波结合蒸煮处理后TM的消化稳定性及过敏原性明显降低.该结果提示,超声波、超声波结合蒸煮等加工处理方式可降低蟹肉的致敏性.     

微紫青霉酸性木聚糖酶xynA基因的克隆与序列分析

基于酸性木聚糖酶在饲料及酿酒行业良好的应用前景,通过基因组步移的方法克隆得到微紫青霉酸性木聚糖酶的全长基因xynA,然后采取重叠延伸PCR技术进行内含子的切除获得xynA的cDNA序列,并对其进行了生物信息学分析。序列分析结果显示xynA基因全长720 bp,内含子63 bp,cDNA全长657 bp。推测该木聚糖酶编码信号肽28个氨基酸,成熟肽190个氨基酸;预测该蛋白为分子质量20.61 kD、等电点7.0的亲水性蛋白,且分子内不含二硫键。与其他真菌来源的GH11族耐酸性木聚糖酶进行序列比对,结果显示该酶的相应位置具有特征天冬氨酸残基Asp,且具有糖苷水解酶11族的保守区域特征以及典型的"右手半握"状结构,重组木聚糖酶基因xynA能够在大肠杆菌中成功表达,比酶活力达220.5 U/mg。     

芝麻主要过敏原油质蛋白的基因克隆和原核表达

为克隆黑、白芝麻主要过敏原油质蛋白Oleosins的基因并在原核细胞中对其进行表达,本研究分别提取黑、白芝麻的总RNA,逆转录合成cDNA,根据序列设计简并引物,扩增芝麻主要过敏原油质蛋白Oleosins基因的完整开放阅读框,并与pET-28a载体连接,测序鉴定后转化大肠杆菌E.coliBL21（DE3）及用IPTG诱导表达。结果表明克隆获得黑、白芝麻主要过敏原油质蛋白Oleosins的全长基因约为438bp的开放阅读框（包括终止密码子）,编码145个氨基酸。所编码的蛋白相对分子质量约为15.5kDa,为小分子量蛋白,等电点为5.18,与理论值相符。序列同源性分析发现其与数据库中已知的黑、白芝麻油质蛋白Oleosins基因同源性很高（GenBank黑、白芝麻油质蛋白基因登录号分别为EU999158和EU999159）,并在DE3中高效表达。     

南方红豆杉GGPP合酶基因的克隆与生物信息学分析

根据GeneBank中公布的GGPPS基因保守区设计特异引物,克隆南方红豆杉GGPPS基因的DNA和cDNA序列,并通过生物信息学方法对其核苷酸序列和蛋白质结构进行分析预测。结果表明,GGPPS基因DNA和cDNA序列都为1 182 bp,DNA序列中无内含子,cDNA序列为一个编码393个氨基酸残基的开放式阅读框;GGPPS的理论相对分子质量为42 590,等电点为5.68。核苷酸同源性分析显示,它与Taxus canadensis(AF081514)同源性为98.8%;推导出的氨基酸序列与Taxus canadensis(AAD16018)同源性达99.0%。利用Protparam、SignalP、ProtScale、SOPMA、Swiss-Modeling、Scan Prosite和MEGA4.0等生物信息学工具分别对其理化性质、信号肽、疏水性、亲水性、二级结构、三级结构和进化树进行分析,为其功能研究和生物合成紫杉醇研究提供分子基础。     

西兰花(Brassica oleracea var.italica)硫代葡萄糖苷酶基因 cDNA分子克隆及其特征分析

目的:研究西兰花硫代葡萄糖苷酶(简称硫苷酶)cDNA的结构特征,为硫苷酶异源表达打下基础.方法:以西兰花幼苗为试材.根据同源序列法PCR扩增硫苷酶特异cDNA片段,再用3＇RACE和5＇RACE分别扩增cDNA 3＇端序列和5＇端序列,经序列拼接获得西兰花硫苷酶全长cDNA序列.利用在线蛋白质分析系统对其编码的氨基酸序列进行结构特征分析.在NCBI CDD数据库中查找保守结构域,在SWISS-MODEL上进行在线蛋白同源模建,用MEGA3.1构建NJ系统树.结果:该基因cDNA全长1830bp,含有一个1641bp的ORF及31bp的5＇端非翻译区和158bp的3＇端非翻译区,命名为BoMyr2(GenBank登录号为EU004075);编码氨基酸序列含有20个氨基酸长度的信号肽及9个天冬酰胺N末端糖基化位点,编码的蛋白分子质量(Mw)约为62.2 kD,等电点(pI)为8.71;BoMyT2推测氨基酸序列舍有糖基水解酶家族1特有的糖基水解酶结构域,其编码蛋白与PDB库中白芥硫苷酶有类似的三维结构,具有明显的β/α(TIM)桶结构;BoMyr2应归为硫苷酶基因家族的MB亚族.     

牡蛎过敏原Crag 1的结构与功能

Crag 1是牡蛎中主要过敏原,属于一种原肌球蛋白。原肌球蛋白是存在于肌肉和非肌肉细胞中高度保守的、分子量大约为34~38 kDa的一种结合蛋白。目前已经明确Crag 1的一级结构是由284个氨基酸构成,二级结构以α-螺旋为主,软体类主要过敏原原肌球蛋白均没有复杂的三、四级空间结构。Crag 1的过敏原性不是来自构象、非连续性表位而是来自于线性、连续性表位。Crag 1在92~105区段(IQLLEEDMERSEER)中具有IgE抗原结合表位,其他的IgE抗原结合表位有待进一步试验确认。Crag 1作为一种原肌球蛋白,对肌肉有一定的调节作用。不同物种原肌球蛋白的序列同源性较高并且存在一定的交叉反应。综述介绍了Crag 1的基本结构性质与功能,系统地描述了Crag 1,讨论了现阶段研究牡蛎过敏的意义及存在的问题,为以后治疗软体动物、甲壳类动物食品的过敏性疾病,尤其是治疗牡蛎引起的过敏疾病,提供一定的参考依据。     

白菜型油菜八氢番茄红素脱氢酶基因PDS3的克隆与序列分析

利用电子克隆技术,从数据库中找到与拟南芥高度同源的油菜EST序列,继而通过RT-PCR和RACE等方法,成功克隆了白菜型油菜八氢番茄红素脱氢酶（类胡萝卜素合成途径中的一个关键限速酶）基因PDS3的cDNA,命名为BrPDS3（GenBank登记号GQ200741）。cDNA序列全长1 940bp,其中包含114bp的5＇前导序列和134bp的3＇不翻译序列,编码区长度为1 692bp,编码63kD的蛋白。序列分析表明,BrPDS3蛋白与其他植物的PDS蛋白具有较高相似性;在系统进化树中,BrPDS3与甘蓝亲缘关系最近。根据全长cDNA序列设计引物,从白菜型油菜青油13号DNA中克隆得到BrPDS3基因的全长DNA,长度为3 911bp,ORF（开放阅读框）1 692bp,含有15个外显子和14个内含子。     

拟穴青蟹原肌球蛋白抗原表位适配体小肽的筛选与鉴定

目的筛选对拟穴青蟹过敏原原肌球蛋白(tropomyosin,TM)抗原表位具有特异性结合能力的适配体小肽,并鉴定适配体小肽对TM的免疫结合活性的抑制作用。方法采用ExPASy peptide cutter软件预测TM分子中胰蛋白酶酶切位点,结合TM线性表位设计反义小肽,经AutoDock 4.0软件模拟分子对接,筛选得到适配体小肽。采用抑制性ELISA的方法,检测筛选的适配体小肽对TM与特异性IgG抗体结合活性的抑制作用。结果 TM氨基酸序列中有25个胰蛋白酶酶切位点,设计TM的31条反义小肽,利用分子对接筛选得到12个适配体小肽。抑制性ELISA结果显示,12条适配体小肽均能明显抑制TM与IgG抗体的特异性结合,其中适配体小肽5抑制能力最强,其抑制率为36.2%。结论通过分子对接筛选得到能明显抑制TM免疫结合活性的适配体小肽,为降低TM致敏性的研究提供理论参考。     

苦荞过敏蛋白全长基因的克隆、表达及免疫学活性研究

荞麦属于一种常见的植物性过敏原。本实验在以往研究的基础上,以苦荞种子总RNA 为模板,通过RTPCR和5'-RACE 等方法,扩增、克隆获得苦荞过敏蛋白全长cDNA 序列。分析表明,该序列编码一个由515 个氨基酸残基组成的功能蛋白,并与甜荞过敏性贮藏蛋白的氨基酸序列同源性达到90% 以上。经原核表达及一步亲和纯化后得到纯度较高的重组苦荞过敏蛋白(rTBt)。采用竞争性ELISA 对其免疫活性分析显示,目的蛋白与荞麦过敏病人血清中的IgE 抗体可以特异结合。     

烟草牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因的克隆及分析

采用RACE技术,从烟叶中克隆了一个新的编码GGPPS蛋白的基因,命名为Ntggpps3,并对其进行了生物信息学分析。Ntggpps3的cDNA序列为1251 bp,包含一个长度为1092 bp的开放阅读框,编码363个氨基酸。NtGGPPS3蛋白与其他植物GGPPSs高度保守。生物信息学预测结果表明,NtGGPPS3的分子量为39.5 kD,等电点为6.28,为亲水性蛋白,N端有叶绿体信号肽。二级结构主要由螺旋和无规则卷曲组成,三级结构含有两个富含天冬氨酸的区域,并通过同源建模构建了NtGGPPS3的3D模型。进化分析表明,植物的GGPPS分为大亚基和小亚基两个分支,而且NtGGPPS3属于大亚基。     

宇佐美曲霉木聚糖酶基因的克隆和序列分析

依据宇佐美曲霉(Aspergillus usamii)E001木聚糖酶(XynII)N末端氨基酸残基序列以及曲霉菌密码子的偏爱性和真核生物mRNA在3′端存在Poly(A)等所提供的生物信息,采用RTPCR技术扩增了XynII成熟肽和3′非编码区的cDNA片段,PCR产物直接克隆至pUCmT载体中。DNA序列分析表明,该cDNA全长733bp,其中3′非编码区178bp,成熟肽编码区555bp,编码184个氨基酸。成熟肽基因推导的氨基酸序列同Aspergillusniger、Emericellanidulans以及Trichodermaviride来源的木聚糖酶相比,同源性分别为89%、46%和36%。又进一步对XynII二级结构进行了分析,并通过SWISSMODEL预测了XynII的三维结构。     

红花菜豆黄烷酮-3-羟化酶基因电子克隆及序列分析

黄烷酮-3-羟化酶(F3H)是植物类黄酮物质生物合成途径中的一个关键酶。本文利用电子克隆的方法,采用已经报道的大豆F3H基因cDNA序列为种子序列,搜索红花菜豆EST数据库,获得了假定的红花菜豆F3H基因cDNA的序列。根据假定的cDNA序列设计引物,采用RT-PCR的方法获得了红花菜豆F3H基因cDNA的编码序列。并采用生物信息工具对红花菜豆F3H的性质包括氨基酸序列组成、物理和化学性质、二级和三级结构的特点进行了研究。结果表明,红花菜豆F3H基因cDNA包含一个1128 bp的完整的开放读码框,其编码蛋白由375个氨基酸组成。与大豆黄烷酮-3-羟化酶同源性为92%。其二级结构含有40.8%α螺旋和39.73%无规则卷曲,β折叠较少为4.53%。采用同源模建的方式分析其三维立体结构,表明其三维结构是一个紧密的球状结构。     

福寿螺(Ampullaria crossean)mfc 基因的分子克隆和序列分析

目的:从福寿螺胃组织细胞中扩增多功能纤维素酶基因,与pGEM T-easy载体连接,转化大肠杆菌删DH5 a.结果:该基因全长为1 225 bp,上游5'端非翻译区19 bp,3'端非编码区21 bp,开放阅读框(0pen reading frame,ORF)1 185bp,编码395个氨基酸,推测等电点pI为6.57,分子质量45.8k Da.推测的多功能纤维素酶具有糖苷水解酶保守的氨基酸序列,属于糖苷水解酶第10家族.同源性比对结果显示,该基因及推测的氨基酸序列与egx(GenBank Accession No.AAP 31 839)的同源性分别为99.3%和99.8%,在8个位点出现核苷酸差异.在1个位点出现氨基酸差异.通过软件分析并预测,该基因编码的蛋白共存在14个丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸磷酸化位点.没有信号肽序列.结论:成功克隆出福寿螺多功能纤维素酶基因.