动物科学中蛋白质组学技术的应用

夫浩

摘 要：现阶段，社会进步迅速，随着国家力量的强盛和经济水平的发展，畜牧养殖业也取得飞速发展，但随着畜牧养殖向集约化、规模化发展，势必引起养殖环境的恶化，由此带来的畜产品质量问题已成为困扰人们日常生活的重大问题，这也为畜牧从业者和研究者带来挑战。目前解决这一问题的出路就在于动物营养和健康养殖两方面。蛋白质组学技术为动物蛋白质种类鉴定、功能互作提供了可靠的理论依据，可在动物营养与健康养殖研究领域发挥重要作用。文章在概述蛋白质组学技术具体内容的基础上，对目前该技术在动物营养研究、动物健康养殖领域内的实际应用做了分析和探讨，旨在为这项技术能更好的服务于畜牧养殖行业提供一定的参考和借鉴。

关键词：动物科学;蛋白质组学技术;应用

引言

人类基因組计划的不断发展让生命科学的研究得到了更多的进步，蛋白质作为结构功能和生理功能的直接体现者，能够对生命现象的本质和规律进行了有效的阐述。在细胞和生命整体水平上的深入研究中，蛋白质组学得到了迅速的发展，同时也成为了一门强大的学科。

1蛋白质组学的概述

蛋白质组学指的是运用分子生物学先进的科学仪器和技术手段，对生物体细胞或组织中的蛋白质进行鉴定，并分析当研究对象处于不同生长阶段或生理环境中蛋白质所发生的一系列变化，进而探讨研究环境和自身因素的改变对细胞代谢、蛋白质功能、互作及对机体整体代谢的影响，力求在蛋白质水平上解释生命的现象和本质。蛋白质组学研究分类的方法很多，一般情况下都是依据蛋白质组学方面研究的方法策略和研究目的进行分类，在此依据蛋白质组学研究的目的可以将其简单分为以下几种类型。表达蛋白质组学：表达蛋白质组学（也可称之为差异蛋白质组学），既可以对同一物种组织细胞处于不同状态时的蛋白质组表达差异进行研究，亦可对不同物种的蛋白质组表达差异进行研究（Walther，等2010）。蛋白质表达差异对鉴定、识别信号转导过程中的关键蛋白质、组织或体液中的生物标志物及药物靶标等方面有重大意义。结构蛋白质组学：蛋白质的三维结构是蛋白质生化和功能信息的载体，而结构蛋白质组学正是因此出现的，其主要研究对象是机体蛋白质及其复合物相关的三维结构和细胞器中蛋白质的三维结构，最终的目的是鉴定细胞器中所有的蛋白质，探索蛋白质与蛋白质之间的互作。功能蛋白质组学：功能蛋白质组学是研究蛋白质生物功能的学科，其研究范围广，包含诸多定向和专一性的蛋白质组学研究途径。某些情况下，也可利用亲和色谱分离特殊的亚蛋白质组。功能蛋白质组学技术也可利用技术手段先分离蛋白质复合物和特殊蛋白质，然后分析鉴定分离后的蛋白质，最终获得机体蛋白质相关信号、某些疾病发生的机理及药物相互作用等重要的生物信息。

2优化措施分析应用

2.1在动物繁殖研究中的应用

想要在蛋白质组学水平上对猪卵母细胞成熟的分子机制进行研究，就需要利用蛋白质的差异表达对其进行重点分析。Peddinti等人在牛的不同繁殖力精子蛋白进行研究的过程中，利用高效液相色谱串联质谱技术能够发现，高繁殖能力和的地繁殖能力的精子之间是存在蛋白质一百多个蛋白质差异性的，它还能通过信号通路对高繁殖力表型相关的分子标志进行推测。

2.2蛋白质组学在动物疾病研究方面的应用

蛋白质组学能为动物蛋白质种类鉴定分析、功能互作提供一定的理论依据，也能在动物健康养殖研究领域发挥重要作用。病毒、细菌等的病原体感染可引起动物患上多种疾病，严重威胁动物健康。关于动物疾病诊断及预防的研究大多停留在表观层面上，近年来，蛋白质组学在动物病理学及疾病生物学标记检测中展示了广阔的应用前景。沙门氏菌是造成动物消化道感染，引发腹泻及肠炎等多种疾病的罪魁祸首。研究发现，沙门氏菌感染会影响猪免疫、细胞调亡及病原体介导的细胞浸润等功能的相关蛋白质表达。利用双向荧光差异凝胶电泳技术（2D-DIGE）对感染了鼠伤寒沙门氏菌的断奶仔猪小肠黏膜蛋白组进行分析鉴定，结果发现，鼠伤寒沙门氏菌严重干扰了仔猪小肠黏膜的糖异生途径和RhoGDI/RhoA信号通路，而角蛋白及中间纤维蛋白的表达变化在感染动物和造成黏膜损伤中至关重要。采用蛋白质组学技术与转录组学相结合的方式对感染沙门氏菌后的鸡盲肠进行研究，结果表明，在该细菌感染两周内，鸡盲肠中炎症反应相关因子的表达呈先上升，14d后趋于正常的情况，而免疫球蛋白IgA、IgG表达量在感染14d后显著上升，揭示鸡盲肠中的免疫球蛋白对于抵御沙口氏菌的感染起关键作用。某些疾病在发生过程中常常会导致体液中某些蛋白质的种类和丰度发生改变。利用差异蛋白质组学技术发现其中潜在的生物学标记已成为诊断和预防动物疾病的重要手段之一。有学者对健康和患全身性疾病的猪唾液进行差异蛋白质组学研究发现，在患病组中有10种特异性蛋白质的表达量显著上升。猪繁殖与呼吸障碍综合征（PRRS）是以母猪繁殖障碍和仔猪严重的呼吸道症状及高死亡率为特征的猪病毒性传染病。

2.3代谢工程

光遗传学最近也开始被应用在代谢工程领域。代谢工程（metabolicengineering）利用基因工程技术对微生物细胞内的生化代谢途径进行修饰、改造和调控，从而实现从廉价原料到目标化学品的生物合成。这种生物合成方法相对于化学合成而言是一种更加经济、环保和可靠的工业生产方法。目前已经有大量的产品可通过微生物工业发酵的方式获得，包括精细生化制品（氨基酸、维生素、抗生素等）、药物前体（青蒿素、鸦片类药物等）、生物燃料（乙醇、异丁醇等）和高分子聚合物（多聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等）。因此，代谢工程领域的进步极大地推动了工业经济的发展。从工业原料到目标产品的生物合成一般都经历数十步的酶促生化反应，因此研究人员往往通过引入、敲除或调控酶基因以实现对细胞内代谢网络的调控，这也构成了代谢工程研究领域的一个主要分支。现有的基因编辑策略大致可以分为以下几类：通过酶蛋白的优化和过表达来提高关键反应节点的酶活性;通过抑制基因表达或敲除特定基因以抑制生成副产物的代谢途径;通过提高转运蛋白载体的运输效率来加快代谢反应过程等。

2.4在动物产品研究中的应用

Bouley等人通过对2-DE和MS技术进行利用，可以构建并绘制出牛的半肌腱肌肉的蛋白质图谱，然后通过技术定位可以发现，大多数蛋白与细胞代谢是有着重要关联的。Remignon等人通过对禽类的肌肉蛋白片段进行分析可以发现，蛋白质的改变可以直接影响到家禽PSE肉综合征的发生。Wang等人在对2-DE和LC-MS/MS技术进行结合之后，对对中鸡蛋蛋清的蛋白质丰度进行一定的检测和分析没然后发现多种蛋白质丰度都存在着显著的差异。Dileep等人还发现鸡蛋在储藏期间的蛋清蛋白质组学会发生一定的变化，并且不同蛋白质的丰度也会发生不同的变化，这些变化也与蛋清的稀薄化有着很大的关系。

结语

综上所述，在生物技术的不断发展与进步之下，动物科学研究中的蛋白质组学研究也正在不断的发展，为畜牧生产实际能够提供充分的理论依据和现实根据。希望在不久的将来，应用蛋白质组学技术为动物科学研究可以提供更多的依据。

参考文献

[1] 唐湘方.基于蛋白质组与代谢组的肉鸡热应激分子机制研究[D].中国农业科学院，2015.

[2] 夏冰.基于SWATH技术的断奶仔猪肠道黏膜蛋白质组学研究[D].中国农业科学院，2018.

[3] 熊嫣.温热环境因子及氨气对肉鸡健康的影响机制研究[D].中国农业科学院，2017.