全 文 :第43卷第3期第321页
2014年 6月
华中科技大学学报(医学版)
Acta Med Univ Sci Technol Huazhong
Vol.43 No.3 P.321
Jun. 2014
!李文静,女,1978年生,博士研究生,E-mail:annlwj@aliyun.com
△通讯作者,Corresponding author,E-mail:ghliu-3488@163.com
圆柏花粉浸液40kD蛋白组分的鉴定
李文静, 黄 南, 刘光辉△
华中科技大学同济医学院附属同济医院过敏反应科,武汉 430030
摘要:目的 对圆柏花粉浸液40kD条带的蛋白组分进行初步鉴定,明确其一级结构。方法 将圆柏花粉浸液使用
SDS-PAGE初步分离后,取40kD条带进行质谱分析。结果 40kD条带中获得肽段分别与Jun v 1,Cup a 1,Jun a 2及
其他植物蛋白序列一致。结论 40kD条带可能包含多种成分,包括柏科花粉1组2组变应原等。
关键词:圆柏花粉浸液; 40kD条带; 质谱分析
中图分类号:R593.1 DOI:10.3870/j.issn.1672-0741.2014.03.017
Identification of 40kD Protein Components of Juniperus chinensis Polen Extract
Li Wenjing,Huang Nan,Liu Guanghui△
Department of Allergology,Tongji Hospital,Tongji Medical College,
Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,China
Abstract Objective To identify the components of the 40kD protein band of Juniperus chinensis polen extract,and clari-
fy their primary structure.Methods The Juniperus chinensis polen solution was initialy separated by SDS-PAGE,and the
components of the 40kD protein band was analyzed by mass spectrometry.Results The peptide fragments acquired from the 40
kD protein band were found to have identical sequences with Jun v 1,Cup a 1,Jun a 2and other plant-originated pro-
teins.Conclusion The 40kD protein band of Juniperus chinensis polen extract may contain a variety of proteins,including
group 1and group 2 Cupressaceae alergens.
Key words Juniperus chinensis polen extract; 40kD protein band; mass spectrometry
柏科植物花粉在全世界过敏性疾病中的作用越
来越多地被认识,各国学者对其花粉变应原的研究
也不断深入。目前发现的柏科花粉变应原主要分为
4组,其中分子量在40kD左右,含量丰富,变应原
性较强的包括1组和2组变应原。1组均具有果胶
裂解酶活性,目前发现了7种;2组大多具有聚半乳
糖醛酸酶活性,目前发现了3种。这10种变应原蛋
白的序列均已被鉴定,并录入 Uniprot蛋白数据库
(Universal Protein)。它们的变应原性被多国学者
反复验证[1-5]。这些蛋白具体的抗原反应表位、糖基
化情况、多糖部分的具体糖型及其在蛋白变应原性
中所起作用、蛋白的酶活性以及与本科花粉蛋白及
其他植物蛋白间的交叉反应性,均是目前研究的重
点和热点。
我们之前的研究结果显示圆柏(Juniperus
chinensis)花粉浸液的蛋白成分与其他柏科花粉具
有相似性,部分成分也可与患者血清IgE反应。尤
其是40kD条带,它含量丰富,与患者血清IgE反应
性也强,极有可能属于1组或2组变应原。因此,我
们采用质谱分析对其进行了鉴定,以证实这一推论。
1 材料与方法
1.1 花粉的收集
采用自然脱落法,将圆柏花序采回,摊开置于平
底筛子中,筛子悬空放置,需距其下铺设的洁净纸张
2~3cm,经常轻轻敲打并翻动花序,使花粉逐渐脱
落,通过筛孔落到纸上。使用9号筛去除杂质后,将
花粉浸于丙酮中振摇2h,弃去丙酮,换入新鲜脂溶
剂,重新振摇,反复去脂,至溶剂不再浑浊,然后置于
通风橱中摊开晾干。脱脂后的干花粉置于-70℃保
存。
1.2 花粉鉴定
随机取样,染色后显微镜下观察有无异种花粉
等各种杂质,杂质含量应控制在5%以下。
1.3 花粉浸液的制备
按重量体积比1∶20,将1.5g花粉置于30mL
0.01mol/L PBS液中,冰浴超声波破碎15min。再
将花粉混悬液4℃下连续搅拌24h。然后于4℃下
20 000r/min离心1h,取上清液。将上清液在4℃
下,采用大体积(6L)蒸馏水透析72h(使用Ther-
mo公司Slide-A-Lyzer Dialysis? Cassete 3.5kD)。
透析后液体使用 Milipore公司生产的3kD超滤管
进行浓缩,4℃下5 000g离心,至样品体积浓缩至
0.5mL,得到目标浓度花粉浸液。
1.4 SDS-PAGE电泳
采用北京市六一仪器厂DYCZ-24DN型迷你双
垂直电泳仪进行。分别配制5%和10%的聚丙烯酰
胺胶作为浓缩胶和分离胶(具体制胶过程不再赘
述)。按1∶4体积比混合蛋白上样缓冲液和花粉浸
液,在100℃沸水浴中保温5min,取出冷却后取样
电泳。每孔加入25μL上述样品液后连接电源进行
电泳。浓缩胶时70V恒压电泳,进入分离胶后100
V恒压电泳。当溴酚蓝指示剂前沿快到达凝胶底部
时,关闭电源停止电泳。将染色液倒入容器中,加入
配制好的染料染色过夜。次日取出用蒸馏水漂洗数
次,脱色液脱色至蛋白条带清晰。
1.5 质谱分析
胶内酶切后采用美国 AB Sciex公司的四极杆
飞行时间串联质谱(Q-TOF)进行分析,该分析委托
武汉析维科技公司进行,具体过程不赘述。
2 结果
2.1 与柏科花粉1组变应原一致的肽段
质谱所得肽段与Jun v 1(Juniperus virgini-
ana,北美刺柏)序列一致的有 P41-81“KLAD-
CAVGFGSSTMGGKGGDFYTVTSADDNPVNP-
TPGTLRY”和 P321-361“RDAFSNGAYFVSSGK-
IEETNIYNSNEAFKVENGNAAPQLTK”。与Cup a
1(Cupressus arizonica,绿干柏)序列一致的有P1-10
“DNPIDSCWRG”以及P214-230“KVTVAFN QFGP-
NAGQRM”。这2个肽段在Jun v 1中也有完全对应
的序列分别位于P22-31和P235-251。
2.2 与柏科花粉2组变应原一致的肽段
与Jun a 2(Juniperus ashei,山雪松)序列一致
的肽 段 有 P120-134“KVDGTIAAYPDPAKW”,
P181-187“KGRPTAI”,P243-250“KRFEIEKC”,
P292-314“RSEVSFVHLDGAKFIDTQNGLRI”和
P395-403“KLSNVFLKL”。
2.3 与其他植物蛋白序列一致的肽段
质谱分析还得到了一些其他肽段:“R.VK-
TSYAGK.A”,“K.LFGVTTLDVVR.V”,“R.
DDLFNINAGIVK.N”,“R.KVAILGAAGGIGQ-
PLALLMK.L”,“K.LFGVTTLDVVR.A”,“K.
ASNPFVNLK.K”,“R.FVDAVLTIPK.G”,“K.
NLGLYAER.I”,“R.ISLAGLSLAK.C”,“R.E-
GAD FVR.G”,“M.AGTVTVPGSSTPSTPLLK.
D”,“-.VVSLSIPR.-”,“R.NQIEAISKEKK.K”,
“K.LNSFEADSLLNPK.Q”,“R.TPDEKLLF-
PLLPSK.D”,“K.LELSDIAGR.V”,“R.
GDLDTLR.E”,“K.KIGLLLN.-”,“K.FSDSNV-
LSRGGR.G”,“R.EKESEEK.R”,“K.MVSDTN-
LEK.V”,“R.LKISPPPLPPTVVR.T”,“R.QPG-
PLPGLNTK.I”。
这些肽段的来源包括拟南芥、日本粳米、欧洲油
菜、豌豆、玉米、北美白松、芍药八角等植物。这些蛋
白则具有苹果酸脱氢酶、α-1,4-葡聚糖-蛋白合成酶
(合成UDP)以及推定PR蛋白等作用。
3 讨论
柏科花粉1组变应原目前已发现并鉴定的有7
种,即Cha o 1(Chamaecyparis obtuse,日本扁柏),
Cry j 1(Cryptomeria japonica,日本柳杉),Cup a
1,Cup s 1,Jun a 1,Jun s 1和Jun v 1。其中来源植
物与圆柏同属刺柏属的是Jun a 1,Jun s 1和Jun v
1。同属植物花粉变应原间因为亲缘关系较同科其
他植物更近,因此序列一致率也较其他同科植物蛋
白高。例如Jun a 1和Jun v 1的序列一致率高达
95%[6],与Cup a 1的一致率则是90%[7],而与Cry
j 1的序列一致率只有78.9%[3]。圆柏作为刺柏属
的一员,可以推测它的1组变应原蛋白序列应该与
Jun a 1或Jun v 1具有最高的一致率,质谱分析的
结果也支持这一推论。由结果2.1可见质谱检测所
得肽段与Jun v 1序列一致性最高,而这部分一致肽
段与Jun a 1的对应肽段存在个别氨基酸的差别(共
2处P67和P325)。此外,也有与Cup a 1序列一致
的肽段,但与Jun v 1比较后,可见这些肽段也都包
含在Jun v 1的序列内。因此,40kD中应该有属于
1组变应原的蛋白存在,且与Jun v 1具有最高的相
似性。这也可以从一个方面解释圆柏花粉较低的变
应原性,因为美国学者的研究显示Jun v 1的变应原
性明显低于Jun a 1,临床上北美刺柏与过敏性疾病
的相关性也显著低于山雪松[8]。
目前研究清楚的Cry j 1T细胞抗原表位有3
个。质谱所得肽段中包含与Cry j 1的第2个表位
(P235-247,KVTVAFNQFGPNC)基本一致(仅最
后1个氨基酸残基C变为A)的序列。而Jun a 1的
4个IgE结合位点中,检测肽段也包含其中一个
(P71-84,PVNPTPGTLRYGAT)的大部分,这表明
40kD具有与IgE结合以及与T细胞作用的能力,
印证了它的变应原性。但是具有果胶裂解酶活性的
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肽段并未出现在本次质谱分析结果中,是否有此酶
活性尚需进一步验证。
除了与1组变应原序列一致的肽段外,我们还
可以看到与2组变应原序列一致的肽段。柏科植物
花粉中鉴定出的2组变应原比1组少,只有3种
Cha o 2、Cry j 2和Jun a 2。质谱得出的肽段虽然
比与1组相似的肽段少,但其序列具特征性,不存在
于1组变应原中。这些肽段的存在表明40kD不是
由单一的1组变应原蛋白组成,应该还有2组变应
原的存在。这一特征与其他柏科植物花粉浸液一
致,如Cry j 1和Cry j 2在发现伊始被认为是一种
成分即Sugi碱性蛋白;Jun a 1也与Jun a 2具有相
同的分子量43kD。
除了上述两组变应原相似肽段之外,本研究质
谱分析还得到了一些其他肽段,这些肽段与其他科
属植物蛋白序列一致。这些肽段的来源有两种可能
性,一方面可能与上述1或2组变应原蛋白相似肽
段来源于同一个蛋白分子,是圆柏花粉1、2组变应
原蛋白特有的序列;另外一方面也可能是其他的既
不属于1组也不属于2组的蛋白组分。不论是哪种
情况,这些肽段与其他科属植物蛋白序列的一致性,
均可导致交叉反应性的发生,这些交叉反应性广泛
存在于各种花粉变应原和各种植物来源食物间,可
造成花粉过敏性疾病发病时间的变化、发病率的升
高、口腔变态反应综合征的发生等等[9-11]。
总之,本研究采用最新质谱技术,对圆柏花粉浸
液40kD组分进行了初步分析和鉴定,获得了与柏
科花粉1、2组变应原序列一致的肽段,基本可以证
明圆柏花粉浸液中1、2组变应原蛋白的存在,同时
获取了圆柏花粉1组变应原蛋白较长的肽段,证明
其与Jun v 1的序列一致率最高,便于在进一步的分
析鉴定中确定引物的序列,进行分子克隆,为圆柏花
粉变应原蛋白组分的全面鉴定奠定了基础。
参 考 文 献
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