全 文 :驴真皮中主要蛋白的组成及其相互作用的研究
李 昊1,黄美娟2,张少权1,叶铭宇1,饶平凡1
(1福州大学 生物工程研究所,福建 福州 350002;
2福建省医科大学 附属协和医院,福建 福州 350001)
[摘要] 目的:分析阿胶主要原料驴真皮中的主要构成蛋白,研究其相互作用,揭示其分子构成,为阐明阿胶
作用机制的研究提供实验依据。方法:分别使用TriPure试剂和通过1%聚丙烯酰胺(SDS)煮沸驴的真皮,提取驴皮
中总蛋白质,再使用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质,割胶提取蛋白质,使用毛细管色谱进一步分析蛋白组分。结
果:发现驴真皮中主要蛋白质不仅含有胶原蛋白α1(Ⅰ)型、α2(Ⅰ)型,而且还含有血清白蛋白,其中,用 TriPure试剂
提取蛋白质的总蛋白中,血清白蛋白的含量超过25%;用1% SDS煮沸的总蛋白中,血清白蛋白的含量约20%,并
且发现在凝胶电泳带中有2条明显的分子质量为20万左右的蛋白质,割胶提取该蛋白质经过毛细管色谱分析,发
现是胶原蛋白与血清白蛋白结合的产物。结论:血清白蛋白是驴真皮中的主要蛋白组分,驴血清白蛋白有可能对
于阿胶补血的功能起到比普遍认为胶原蛋白更为重要的作用。
[关键词] TriPure试剂;聚丙烯酰胺凝胶电泳;驴真皮;蛋白质组成
[中图分类号]R282.74;Q513 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2006)08065905
[收稿日期] 20060109
[通讯作者] 饶平凡,Tel:(0591)87893047,83732462
而阿胶的原材料来自于马科动物驴的皮,通常
的情况下是把驴皮煎熬浓缩成干燥的胶块[1]。阿胶
主要功能有补血滋阴,润燥,止血,用于血虚萎黄,眩
晕心悸,肌痿无力,心烦不眠,虚风内动,肺燥咳嗽,
劳嗽咯血,吐血尿血,便血崩漏,妊娠胎痛[2,3]。我
国现代科研人员对阿胶及有关制剂的作用进行了许
多研究[46]。对于阿胶的有效成分的研究,特别是阿
胶的补血、止血等功能的研究普遍认为主要是胶原
蛋白的作用[7]。
本研究中阿胶制备工艺是去掉皮的表皮组织和
皮下脂肪,真正作为原材料的是驴的真皮。有文献
报道,动物真皮中主要蛋白质的组成是胶原蛋白α1
(Ⅰ),α2(Ⅰ)型[8,9]。对于驴真皮的深入研究至今尚
未见到报道。本研究主要对驴真皮中主要蛋白的组
成进行了研究,结果发现不仅含有胶原蛋白,还含有
一定量的血清白蛋白,并且由试验推测出胶原蛋白
与血清白蛋白以两两结合的方式存在。
1 仪器与材料
美国Beckman离心机,美国ABI476型蛋白质测
序仪,美国PE公司173A型毛细管色谱仪,美国 Ko
dak凝胶成像系统Logic100。
驴皮采自辽宁省沈阳市郊区,驴属于壮年期 5
岁的驴,处于该年龄的驴后背皮中的蛋白质含量较
高,宰杀放血直到把血液放尽后取皮。TriPure分离
试剂为美国 RocheDiagnosticsCorporation出售。乙
醇、异丙醇、三氯甲烷、冰醋酸、聚丙烯酰胺(SDS)和
盐酸胍均为分析纯。
2 方法
21 原材料制备 取新鲜驴后背皮一块,用刮刀机
械去表皮和皮下脂肪,获得真皮。把真皮剪碎,放到
研钵里,一边加入液氮一边研磨,最后成粉状,置于
-20℃的温度下待用。
22 采用TriPure试剂提取驴真皮中总蛋白质 每
80mg的粉状真皮组织加入 1mL的 TriPure试剂。
把样品分别装入15mL的离心管中。在4℃ 的温
度下,12000×g离心10min,取含有蛋白质的上清
液。室温放置5min。在每个离心管中加入 02mL
的三氯甲烷,盖紧盖子,激烈摇动15s,室温放置10
min。在4℃的温度下,10000×g离心15min,样品
分3层,小心去掉上清液,取中间层和红色的液体。
在每个离心管中加入03mL的100%的乙醇,盖紧
盖子,倒转几次以便彻底混合。室温放置3min,在4
℃的温度下,2000×g离心5min,取上清。把装有
上清液的15mL离心管中的液体等量分装,在每个
离心管中加入075mL的异丙醇,盖紧盖子,倒转几
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次以便彻底混合。室温放置 10min使蛋白质沉淀
形成。在4℃的温度下,12000×g离心10min,弃
上清。
把沉淀蛋白质粒子洗脱。首先,在每个离心管
中加入1mL03mol·L-1的溶于95%乙醇中的盐酸
胍,抽吸重悬混合,在室温下放置20min。在4℃的
温度下,7500×g离心 5min,弃上清。重复洗脱 3
次。在每个盛有蛋白质颗粒的离心管中加入 1mL
100%乙醇,涡流洗脱蛋白质颗粒。室温放置 20
min,在 4℃温度下,7500×g离心 5min,弃上清。
空气干燥去除残余的乙醇。把蛋白质颗粒用1%聚
丙烯酰胺(SDS)溶解,并放入到50℃水浴中促进溶
解,得蛋白质溶液备用。
23 采用1%SDS煮沸驴的真皮,提取驴真皮中总
蛋白质 取制备的驴真皮粉末 80mg加入到 1mL
1%SDS中,100℃ 水浴过夜,间歇搅拌使得固体蛋
白完全溶解,10000×g离心10min去杂质。
24 样品的纯化 参照 Laemmli[10]方法进行聚丙
烯酰胺电泳分离蛋白质。采用不连续胶系统,4%浓
缩胶和 75%分离胶,再考马斯亮蓝法染色。退色
以后根据蛋白质的分离情况,依次割取主要单一蛋
白条带,共获得 3条带,分别装入 15mL的离心管
中,漂洗3次,各2h。
加入抽提液01mol·L-1NaAc和01% SDS混
合液至淹没胶面,用稀醋酸调 pH至 845,抽提过
夜。10000×g离心取上清。
25 序列测定 把电泳带中与标准蛋白的牛血清
白蛋白相近的驴蛋白带割胶提纯后,取上清液用来
N端测序,测序方法使用EDMAN化学降解法。
26 毛细管色谱分析 95%乙腈和0085%TFA作
为洗脱液,含量梯度从 5%至 85%,01% TFA为平
衡缓冲液。上样量40μL,流速10μL·min
-1,检测波
长214nm。
3 结果
31 采用TriPure试剂提取驴真皮中总蛋白质 取
22中制备的总蛋白质液体 10μL,制备含量为
75%的凝胶电泳,发现如此方法提取的总蛋白质中
主要含有 3种蛋白质,通过和已知动物皮[8,9]中胶
原蛋白α1(Ⅰ),α2(Ⅰ)型中显示的位置比较,很明
显,图1所示的位置较高的2条蛋白质条带分别是
胶原蛋白α1(Ⅰ),α2(Ⅰ)型;从图中亦观察到那条和
作为标准蛋白的牛血清白蛋白几乎在同一个位置出
现的驴皮中的蛋白,推测该蛋白可能是血清白蛋白,
并且该蛋白的含量明显高于其他2种蛋白。把这3
种主要蛋白和标准蛋白比较并计算,其分子质量分
别为128800,122500和64500(表1)。通过凝胶成
像系统自动检测的带密度与带面积的计算值,计算
得出胶原蛋白α1(Ⅰ)型占总含量的703%,胶原蛋
白α2(Ⅰ)占总含量的448%,而预测的血清白蛋白
占总含量的259%,三者的质量比率为157∶1∶58。
表1 采用TriPure试剂提取驴真皮主要
蛋白质分子质量的标定
蛋白质种类 分子质量 迁移率
标准蛋白质 肌球蛋白重链 200000 0209
钙调素结合蛋白 130000 0365
兔磷酸化酶B 97400 0504
牛血清白蛋白 66200 0713
兔肌动蛋白 43000 0930
预测蛋白质 驴胶原蛋白α1(Ⅰ)型 128800 0374
驴胶原蛋白α2(Ⅰ)型 122500 0417
驴血清白蛋白 64500 0722
图1 TriPure试剂提取总蛋白质的
电泳结果
1蛋白质标准品;2总蛋白质分离图谱
32 序列测定比对结果 利用EDMAN降解法测得
割胶提纯的64500组分的 N端起始氨基酸序列为
DTHKSE。把该序列输入到NCBI蛋白质数据库中搜
索分析比对,结果找到 4个与此起始序列相似性达
到100% 的源于驴、马、牛和羊的血清白蛋白序
列[1114](表2),据此判定驴真皮中蛋白质组成中此
组分是血清白蛋白。并把驴血液中分离纯化的血清
白蛋白以同样条件进行聚丙烯酰胺凝胶电泳后割
胶,和皮中的血清白蛋白进行毛细管血清分析,2个
峰完全重叠,结果如图2所示。
33 采用1%SDS煮沸驴真皮提取总蛋白质 把粉
末状的驴真皮放入到 1%SDS中,100℃水浴过夜,
取出5μL溶液作 SDSPAGE,结果如图 3所示。很
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表2 NCBI蛋白质数据库中分析比对结果
蛋白质物种 序列片段
驴血清白蛋白 DTHKSEIAHRFNDLGEKHFKGLVLVAFSQYLQQC
马血清白蛋白 DTHKSEIAHRFNDLGEKHFKGLVLVAFSQYLQQC
牛血清白蛋白 DTHKSEIAHRFKDLGEEHFKGLVLIAFSQYLQQC
羊血清白蛋白 DTHKSEIAHRFNDLGEENFQGLVLIAFSQYLQQC
图2 割胶提纯后毛细管色谱结果
1血液;2皮
明显,此种方法提取的总蛋白不仅含有和 31中同
样位置的胶原蛋白、血清白蛋白,在上端还发现有2
条比较明显的蛋白带,而这 2条带是 31的结果中
没有明显痕迹的蛋白带,为此,通过凝胶成像系统软
件得到每条蛋白带的平均密度和蛋白带的面积以及
计算出来的各个条带的分子质量。其中标记为2,3
号的蛋白带的分子质量分别为 193800和 187500。
由计算结果观察出该分子质量刚好和胶原蛋白α1
(Ⅰ)型与血清白蛋白的分子质量的总和193300,胶
原蛋白α2(Ⅰ)型与血清白蛋白的分子质量的总和
187000相差无几,在误差允许范围内二者相同。通
过各条带密度和带面积的乘积值的比率,计算出条
带2占总含量的36%,条带3占总含量的65%,条
带4胶原蛋白α1(Ⅰ)型占总含量的 126%,条带 5
胶原蛋白α2(Ⅰ)型占总含量的1167%,条带9血清
白蛋白占总含量的196%,而胶原蛋白α1(Ⅰ)型、α2
(Ⅰ)型和血清白蛋白的比率为108∶1∶168。
图3 SDS方法提取总蛋白质的电泳结果
凝胶成像系统自动寻找出蛋白质条带,标记为1~10,其中2~4,
5,9条带标记的平均密度和带面积的乘积分别是 102930,21
4380,398840,367130,626830
34 毛细管色谱分析结合蛋白 把图3中的血清白
蛋白条带和上端2条蛋白带以及胶原蛋白的2条带
割胶提纯后,采用毛细管色谱分析,结果如图4、图5
所示。图中的血清白蛋白保留时间都在38min出现
最高峰(峰D),而图4中分子质量为193800的蛋白质
条带毛细管色谱却出现3个峰,第1个峰和胶原蛋白
α1(Ⅰ)峰重叠,中间那个峰和血清白蛋白的峰形和保留
时间完全一致,并结合32的结果推断出这3个峰分
别是胶原蛋白α1(Ⅰ)、血清白蛋白以及二者结合的产
物。同样地,图5中分子质量为187500的蛋白质条
带毛细管色谱也出现3个峰,中间那个峰和血清白蛋
白的峰形和保留时间完全一致,第3个峰和胶原蛋白
α2(Ⅰ)峰重叠,并结合32的结果推断出这3个峰分别
是胶原蛋白α1(Ⅰ)、血清白蛋白者结合的产物,血清白
蛋白以及胶原蛋白α1(Ⅰ)。
图4 胶原蛋白α1(Ⅰ)和血清白蛋白结合的
毛细管色谱结果
A,B,C分子质量为 193800的结合蛋白质;D皮中血清白蛋
白;E皮中胶原蛋白α1(Ⅰ);其中,峰B,D重合,A,E重合
图5 胶原蛋白α2(Ⅰ)和血清白蛋白结合的
毛细管色谱结果
A,B,C分子质量为 187500的结合蛋白质;D皮中血清白蛋
白;E皮中胶原蛋白α2(Ⅰ);其中,峰B,D重合,C,E重合
4 讨论
由本研究得出驴真皮中的主要蛋白质有 3种:
驴血清白蛋白、驴胶原蛋白α1(Ⅰ)型和驴胶原蛋白
α2(Ⅰ)型,其中血清白蛋白的含量最高。把驴真皮
破碎后依照制备阿胶的方法在 1% SDS中煮沸制
备,则发现相对应的胶原蛋白和血清白蛋白复合的
蛋白带。而皮本身的结构组成中并没有血清白蛋
白,血清白蛋白却在真皮中被发现,造成这一现象的
原因也许是血液在生物体内循环的过程中,毛细血
管和血清白蛋白结合而导致血清白蛋白滞留在真皮
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的毛细血管的组织中间。本实验以同样的方法从干
的驴皮中提取总蛋白,结果也同样发现了血清白蛋
白的存在,并且其含量和从新鲜驴皮中提取的血清
白蛋白的含量几乎等量。采用1% SDS提取总蛋白
质,血清白蛋白的含量明显地比采用 TriPure试剂提
取方法中的血清白蛋白的含量少,而血清白蛋白和
胶原蛋白的结合的两条带的蛋白质含量明显增加,
这说明使用 SDS的方法可以把呈结合状态的蛋白
质尽可能地提取出来,这一点可以推测血清白蛋白
和胶原蛋白可能大量地以结合的状态存在于阿胶
中。研究中曾将采用1%SDS提取的蛋白质放置在
4℃的冰箱中,1个月后进行聚丙烯酰胺凝胶电泳试
验,结果发现血清白蛋白和胶原蛋白结合的蛋白带
明显减少,由此推测血清白蛋白和胶原蛋白的结合
状态不稳定。曾有文献报道过牛血清白蛋白具有蛋
白间重叠现象[15],和血清白蛋白和胶原蛋白的结合
情况相类似。
对于驴皮中含有大量的胶原蛋白已经有文献报
道[1],有报道提到在小牛皮中发现有牛血清白蛋白
的存在[16],但并没有给出完善的论证。本研究揭示
驴皮中除胶原蛋白外尚有血液的重要组成部分血清
白蛋白的存在,这一现象无疑对探讨阿胶有效成分
的作用机制提供了一个新的研究线索。
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Majorconstituentproteinsindonkeyhideandtheirinteraction
LIHao1,HUANGMeijuan2,ZHANGShaoquan1,YEMingyu1,RAOPingfan1
(1InstituteofBiotechnology,FuzhouUniversity,Fuzhou350002,China;
2FujianUnionHospital,AtachedtoFujianMedicalUniversity,Fuzhou350001,China)
[Abstract] Objective:Toanalyzetheconstituentproteinsindonkeyhide,thekeyingredientforEjiao,animportanttraditionalChi
nesemedicineforthebloodrelatedconditions,inhopetoeventualydecipherthebiochemicalmechanismbehindEjiao’sprominentmedicinal
eficacyMethod:TwomethodswereemployedtoextractproteinsindonkeyskinOneusedTriPureisolationreagenttoextractthetotalpro
teinsindonkeyskinAnotherused1%sodiumdodecylsulfate(SDS)toheatthesampleat100℃overnightAndthensodiumdodecylsulfate
polyacrylamidegelelectrophoresis(SDSPAGE)andcapilaryHPLCwereusedtoanalyzethecomponentofproteinsResult:Therearenoton
lycolagenα1(Ⅰ)andcolagenα2(Ⅰ),butalsoserumalbuminindonkeyskinThecontentisover25%intotalproteinswiththemethodof
TriPureisolationreagentThecontentofdonkeyserumalbuminisupto20%withthemethodof1%SDSheatingAndtwobands,molecular
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weightarenearly200kDa,werefoundon75%SDSPAGEExtractedtheseproteinstoanalyzewithcapilaryHPLC,theywerefoundtobe
thecomplexproductsofcolagenandserumalbuminofdonkeyConclusion:Donkeyserumalbuminisamainproteincomponentinthehide,
whichisacluetoexposetheefectofEjiaoonblood
[Keywords] TriPuresolationreagent;sodiumdodecylsulfatepolyacrylamidegelelectrophoresis;dermisofdonky;constituentproteins
[责任编辑 李 禾]
独活挥发油成分的 GCMS分析
杨秀伟1,2,刘玉峰1,陶海燕1,2,杨 智3,肖诗鹰3
(1北京大学 药学院 天然药物及仿生药物国家重点实验室,北京 100083;
2北京大学 医药卫生分析中心,北京 100083;
3科技部 中国21世纪议程管理中心,北京 100089)
[摘要] 目的:分析我国中药材GAP基地之一所种植独活挥发油的化学成分,为其质量评价提供科学依据。方
法:采用水蒸气蒸馏法提取独活挥发油,用GC毛细管柱进行分析,归一化法测定其相对含量,并用GCMS法鉴定化学
成分。结果:检出229个色谱峰,鉴定出88个化合物,占挥发油总量的7823%。结论:独活挥发油的单萜类化合物及
其衍生物中,3蒈烯(889%)、间聚伞花素(499%)、β水芹烯(835%)等是主要成分,占总挥发油量的2223%;倍半
萜类化合物及其衍生物中,桉叶烷4(14),11二烯(436%)、α芹子烯(136%)、喇叭醇(114%)、α甜没药萜醇(603%)
和1,8二甲基4异丙基螺环[45]+8烯7酮(437%)等是主要成分,占总挥发油量的1726%。
[关键词] 伞形科;独活;挥发油;毛细管色谱;气相色谱质谱
[中图分类号]R284.1 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2006)08066304
[收稿日期] 20051025
[通讯作者] 杨秀伟,Tel:(010)82801569,Email:xwyang@bj
mueducn
传统中药独活系伞形科植物独活 Angelica
pubescensMaximfbiserataShanetYuan的干燥根,能
祛风除湿,通痹止痛。主要用治风寒湿痹、腰膝疼痛、
少阴伏风头痛等。湖北、四川、陕西均有分布,并有栽
培。在药用上因产地不同而形成不同的商品,著名的
有川独活、资丘独活、恩施独活、巴东独活、浙独活等。
湖北省独活种植示范基地为GAP基地之一。为了科
学评价其质量,作者首先对湖北省五峰县牛庄产三年
生独活的挥发油成分进行了研究,以期制定出评价独
活质量的挥发油气相色谱(GC)指纹图谱。
1 材料
独活药材于 2003年春季出苗刚发芽时采自湖
北省五峰县牛庄独活种植示范基地,三年生,将鲜根
阴干。其品种经湖北省中医药研究院王克勤研究员
鉴定为 Apubescensfbiserata。
2 方法
21 挥发油的制备
称取独活(干品)609201g,加水1L,按2000年
版《中国药典》一部附录 XD方法[1](不加二甲苯)提
取挥发油,用无水硫酸钠干燥后得淡黄色油状物
019mL(01344g),收油率为022%。
22 挥发油的GCMS联用分析
221 GCMS条件 美国 Finnigan公司 TRACEMS
气相色谱质谱联用仪。DB5石英毛细管色谱柱
(025mm×30m,025μm),进样口温度 260℃(3
min);程序升温,3℃·min-1,80℃(停留 10min)~
240℃(停留10min);载气为高纯氮气,流量 1mL·
min-1;进样量 02μL;分流比 50∶1。EI电离源,70
eV;离子源温度 250℃;加速电压 200V;扫描质量
30~500amu。
222 独活挥发油化学成分分析 对总离子流图
中各峰经质谱扫描后得到质谱图,通过 Xcalibur工
作站NIST标准质谱图库进行检索,确认各化合物;
通过 Xcalibur工作站数据处理系统,按峰面积归一
化法计算各化合物在挥发油中的相对含量(表1)。
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